Ученые обнаружили мертвую звезду, предсказывающую будущее нашего Солнца

Фото из открытых источников

Астрономы наблюдали, как мертвая звезда, в лице туманности Геликс, превращается обратно в межзвездный газ, из которого она изначально произошла, замыкая таким образом историю этой звезды. Результаты исследования туманности Геликс были опубликованы в журнале Nature.

Звезды могут существовать миллионы или даже миллиарды лет, но они не вечны. Когда звезда, подобная Солнцу, достигает конца своего существования, она расцветает, превращаясь в прекрасную планетарную туманность. Туманность Геликс, расположенная в 650 световых годах от нас в созвездии Водолея, является одним из таких примеров планетарной туманности.

В центральной звезде туманности Геликс закончился водород, необходимый для реакций ядерного синтеза в её ядре. Это привело к сжатию ядра и повышению температуры во внешних слоях звезды, что, в свою очередь, вызвало там реакции синтеза. В результате звезда раздулась и превратилась в красного гиганта. Затем, в конечном итоге, внешние слои этого красного гиганта отделились и расширились в космос, образовав туманность Геликс. Тем временем инертное ядро звезды сжалось и превратилось в белого карлика.

По мере расширения туманность постепенно рассеивается в межзвездной среде (МЗС), передавая элементы, образовавшиеся внутри звезды, обратно в межзвездные газовые облака. Эти облака в конечном итоге произведут следующее поколение звезд. Однако астрономы никогда раньше не наблюдали момент, когда остатки мертвой звезды поглощаются МЗС — до настоящего времени.

«Мы наблюдаем, как вещество, выброшенное в конце жизни звезды, распадается и возвращается в галактику», — заявил руководитель исследования Питер ван Доккум. «Этот процесс передачи — от узнаваемых звездных обломков к диффузному газу между звездами — было очень трудно наблюдать».

Команда Ван Доккума на самом деле не искала этого. Вместо этого они проводили плановую калибровку нового астрономического инструмента под названием MOTHRA, модульной оптической телеобъективной гиперспектральной роботизированной системы, в обсерватории Эль-Саусе в Чили. После завершения работ MOTHRA будет оснащена 1140 телеобъективами, которые будут изучать ночное небо в поисках следов слабого газа в галактике Млечный Путь.

Астрономические приборы требуют калибровки перед использованием, которая осуществляется путем наведения на знакомый объект на небе и настройки приборов в соответствии с тем, как этот объект должен выглядеть. Команда MOTHRA использовала туманность Геликс для калибровки телеобъективов, которые в настоящее время находятся в рабочем состоянии, и именно тогда они обнаружили нечто неожиданное.

«Мы думали, что делаем калибровочное изображение одной из самых известных туманностей на небе», — сказал Роберто Абрахам из Университета Торонто. «Вместо этого мы обнаружили эту необычайную сеть дугообразных структур. Сразу стало ясно, что тусклая внешняя часть туманности Геликс рассказывает нам историю, которая в значительной степени оставалась незамеченной».

Туманность Геликс имеет форму пончика и бесчисленное количество раз была сфотографирована как профессиональными обсерваториями, такими как космические телескопы Хаббл и Джеймс Уэбб, так и астрономами-любителями, чьи длительные выдержки позволяют обнаружить внешнее гало из газа вокруг яркого кольца туманности. Для сравнения, внешний край яркого кольца имеет диаметр 5,7 световых лет, а внешнее гало простирается даже дальше.

Команда обнаружила 22 полностью или частично дугообразных скопления газа во внешней части гало. Они называются ударными волнами и возникают в результате движения объекта, вдавливающегося в другую среду, в данном случае — в скопления газа, расширившиеся из планетарной туманности и столкнувшиеся с межзвездной средой. Это похоже на волны в форме дуги, которые плывут перед носом лодки по воде.

«Ударные волны резко меняются с расстоянием от центральной звезды», — заявил Имад Паша из Исследовательской организации «Стрекоза». — «Те, что ближе к центру, большие, тонкие и четко очерченные. Дальше от центра они становятся меньше, размытее и все более фрагментированными».

Это подразумевает прогрессию, и чем глубже в межзвездную среду проникают сгустки выброшенного звездой материала, тем сильнее они разрушаются и рассеиваются обратно в межзвездный газ. По оценкам исследователей, материал из планетарной туманности может сохраняться около 10 000 лет после столкновения с межзвездной средой, прежде чем он будет полностью измельчен и поглощен ею.

Звезды рождаются из облаков молекулярного газа, расположенных в межзвездном пространстве, и эти облака обогащаются элементами, образующимися в результате реакций термоядерного синтеза в предыдущих поколениях звезд. Теперь, благодаря наблюдениям туманности Геликс, проведенным телескопом MOTHRA, мы видим, как эти элементы поступают в Млечный Путь в целом, и через миллионы или миллиарды лет они внесут свой вклад в создание нового поколения звезд, планет и, возможно, жизни.

Наша Солнечная система, как и Земля, образовалась 4,6 миллиарда лет назад из элементов, произведенных мертвыми звездами. Еще через пять миллиардов лет наше Солнце также исчерпает свои запасы водорода, и его термоядерные реакции прекратятся, в результате чего оно развернется в собственную планетарную туманность.

«В далеком будущем Солнце пройдет через аналогичный процесс, и его вещество войдет в тот же цикл», — говорит ван Доккум.

Все элементы и молекулы, из которых вы и всё вокруг вас состоите, будут возвращены Млечному Пути, и однажды он возродится и начнёт историю новой звёздной системы. Что же принесёт эта история, интересно?