В знаменитой туманности Кольцо обнаружено загадочное облако из атомов железа

Фото из открытых источников

Группа европейских астрономов обнаружила существование неожиданной и массивной стержнеобразной структуры, полностью состоящей из сильно ионизированных атомов железа, в самом центре туманности Кольцо (Мессье 57), одного из самых знаковых и часто фотографируемых небесных объектов в северном полушарии.

Железное облако, общая масса которого сопоставима с массой планеты Марс, а длина его орбиты вокруг Солнца примерно в пятьсот раз превышает длину орбиты Плутона, оставалось скрытым, несмотря на десятилетия интенсивных наблюдений с помощью самых современных телескопов, включая телескоп Джеймса Уэбба.

Это открытие, впервые описанное в статье, принятой к публикации в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, является прямым результатом новаторских возможностей нового инструмента WEAVE (WHT Enhanced Area Velocity Explorer), установленного на 4,2-метровом телескопе Уильяма Гершеля группы Исаака Ньютона в обсерватории Роке-де-лос-Мучачос (Ла-Пальма).

Ключевым моментом стало использование режима LIFU (Large Integral Field Unit) телескопа WEAVE, представляющего собой набор из сотен оптических волокон, которые действовали как линза интегрального спектрографа, позволяя впервые получать полные спектры в каждой точке по всей поверхности туманности и вдоль всех оптических длин волн.

Роджер Уэссон, ведущий исследователь этого проекта, совместно работающий в Университетском колледже Лондона и Кардиффском университете, объяснил момент открытия. Хотя Кольцевая туманность изучалась с помощью многочисленных телескопов и инструментов, WEAVE позволил нам наблюдать её по-новому, обеспечив беспрецедентный уровень детализации. Получив непрерывный спектр по всей туманности, мы можем создавать изображения объекта на любой длине волны и определять его химический состав в любой точке. Когда мы обработали данные и изучили изображения, с абсолютной ясностью выявилось нечто: этот ранее неизвестный «стержень» из ионизированных атомов железа, расположенный прямо в центре знакомого и культового кольца.

Этот объект расположен точно во внутреннем слое туманности — красочной эллиптической газовой оболочки, выброшенной умирающей звездой в конце фазы ядерного горения в её ядре. Его обнаружение было совершенно неожиданным даже для учёных, которые выбрали этот объект именно из-за его известности и яркости, идеально подходящих для калибровки возможностей нового прибора.

Профессор Альберт Зийлстра, профессор астрофизики Манчестерского университета и соавтор статьи, подчеркнул неожиданность открытия. Мы выбрали Кольцевую туманность в качестве первоначальной цели, потому что она яркая, хорошо изученная и идеально подходит для проверки возможностей инструмента. Однако, когда мы проанализировали данные, мы заметили нечто совершенно неожиданное: полосу сильно ионизированного железа, которая оставалась незамеченной в течение десятилетий предыдущих наблюдений. Подобные открытия показывают, сколько сюрпризов еще предстоит обнаружить даже в самых известных объектах ночного неба.

Происхождение и формирование этой железной структуры на данный момент представляют собой первостепенную астрофизическую загадку. Авторы исследования описывают два радикально отличающихся друг от друга гипотетических сценария, для выяснения которых потребуются дальнейшие наблюдения с более высоким спектральным разрешением. В первом сценарии наличие перемычки может выявить новый и ранее не описанный физический процесс, касающийся того, как происходило выбрасывание вещества из звезды-прародителя на заключительных и турбулентных этапах её эволюции.

Во втором, более экзотическом сценарии, железо может поступать не непосредственно от звезды, а представлять собой дугу плазмы, образовавшуюся в результате бурного испарения частиц железной пыли, уже внедренных в туманность.

Профессор Джанет Дрю, также из Университетского колледжа Лондона и соавтор исследования, призывает к осторожности в интерпретации результатов и подчеркивает необходимость получения более подробных данных. Нам определенно нужно знать больше, особенно если какой-либо другой химический элемент сосуществует с недавно обнаруженным железом, поскольку это, вероятно, укажет на правильный тип модели, которой следует следовать. На данный момент нам не хватает этой важной информации.

Команда уже работает над последующим исследованием и планирует получить новые данные с помощью LIFU телескопа WEAVE с более высоким спектральным разрешением, с явной целью раскрыть механизм образования перемычки. В то же время это открытие открывает новое направление исследований в рамках обширной программы наблюдений WEAVE, в рамках которой в течение следующих пяти лет будет проведено восемь обзоров, охватывающих как близлежащие белые карлики, так и очень далекие галактики. Проект «Звездная, околозвездная и межзвездная физика» в рамках обзора WEAVE, возглавляемый профессором Дрю, будет наблюдать множество других ионизированных туманностей в северной части Млечного пути.

Уэссон надеется, что это не уникальная структура. Было бы очень удивительно, если бы железный стержень в Кольце был единичным случаем. Поэтому, будем надеяться, что по мере наблюдения и анализа большего количества туманностей, образовавшихся таким же образом, мы обнаружим больше примеров этого явления, что поможет нам понять, откуда берется железо.

Профессор Скотт Трейгер, научный руководитель проекта WEAVE из Университета Гронингена, добавил, что открытие этой удивительной, ранее неизвестной структуры в жемчужине ночного неба, любимой наблюдателями за небом по всему северному полушарию, демонстрирует невероятные возможности WEAVE. Мы ожидаем еще много открытий с помощью этого нового инструмента.