Kosmiczna Mrówka emituje wiązki laserowe

W obserwacjach dokonanych przez kosmiczny teleskop Herschel odkryto rzadkie zjawisko związane ze śmiercią gwiazdy – niezwykłą emisję laserową pochodzącą ze spektakularne Mgławicy Mrówka, która sugeruje obecność układu podwójnego gwiazd, ukrytego w sercu obiektu.

Gdy gwiazdy o małej-średniej ciężkości, takie jak Słońce, zbliżają się do końca swojego życia, stają się gęste, czyli tak zwanymi białymi karłami. W procesie tym odrzucają swoje zewnętrzne warstwy gazu i pyłu w przestrzeń kosmiczną, tworząc kalejdoskop złożonych wzorów, znane jako mgławica planetarna.

Obserwacje dokonane teleskopem Herschela w podczerwieni wykazały, że upadek gwiazdy centralnej w jądrze Mgławicy Mrówka jest jeszcze bardziej spektakularny, niż sugerowałaby to jej kolorowa prezentacja w obrazach widzialnych – takich, jak zdjęcia wykonane Kosmicznym Teleskopem Hubble’a. Jak wykazały nowe dane, Mgławica Ant wysyła także intensywne wiązki emisji laserowej ze swojego serca.

Podczas, gdy na co dzień lasery mogą oznaczać wizualne efekty specjalne na koncertach, w przestrzeni kosmicznej, w określonych warunkach wykryto emisję skupioną na różnych długościach fal. Znanych jest jedynie kilka takich podczerwonych laserów.

Przypadkowo, astronom Donald Menzel, który jako pierwszy zaobserwował i zaklasyfikował tę szczególną mgławicę planetarną (znaną także jako Menzel 3, na jego cześć) w latach dwudziestych XX w. był także jednym z pierwszych, który sugerował, że w pewnych warunkach naturalne „wzmocnienie światła przez stymulowaną emisję promieniowania” – (ang. light amplification by stimulated emission of radiation), z którego pochodzi akronim „laser” – może występować w mgławicach gazowych. Było to na długo przed odkryciem i pierwszym udanym działaniem laserów w laboratoriach, w 1960 roku.

Obserwując Menzel 3, widzimy niesamowicie skomplikowaną strukturę złożoną ze zjonizowanego gazu, jednak nie widzimy obiektu w jej sercu, który ten wzór tworzy. Dzięki czułości i szerokiemu zakresowi fal obserwatorium Herschel, astronomowie wykryli bardzo rzadki rodzaj emisji, który umożliwił ujawnienie struktury mgławicy i warunków fizycznych.

Ten rodzaj emisji lasera wymaga bardzo gęstego gazu blisko gwiazdy. Porównanie obserwacji z modelami wykazało, że gęstość laserowej emisji gazu jest około 10 000 razy większa, niż gęstość gazu obserwowanego w typowych mgławicach planetarnych i w płatach samej Mgławicy Ant.

Zwykle obszar blisko martwej gwiazdy – w tym przypadku jest to odległość taka, jak Saturna od Słońca – jest dość pusty, ponieważ większość materii jest wyrzucona na zewnątrz. Cały zalegający gaz wkrótce opadłby na nią.

Jedynym sposobem, aby gaz mógł się utrzymać blisko gwiazdy jest okrążanie jej w postaci dysku. W tym przypadku astronomowie zaobserwowali gęsty dysk w samym środku, który jest zwrócony do nas krawędzią. Takie ułożenie pomaga wzmocnić sygnał lasera. Dysk sugeruje, że biały karzeł ma towarzysza, gdyż trudno jest zdobyć wyrzucony gaz, chyba że gwiazda towarzysząca zwróci go we właściwym kierunku.

Jak dotąd astronomowie nie zaobserwowali tego towarzysza, jednak sądzą, że masa pochodząca od umierającego towarzysza zostanie wyrzucona, a następnie przechwycona przez centralną gwiazdę mgławicy planetarnej, tworząc dysk, gdzie wytwarzana jest emisja laserowa.

Astronomowie wykorzystali teleskop Herschela do scharakteryzowania różnych składników gazu i pyłu w mgławicy wokół starych gwiazd, jednak nie szukali zjawiska lasera. Emisję tę zidentyfikowano już zaledwie w kilku obiektach. Wykrycie go w tej mgławicy planetarnej było jednak niespodzianką.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:
ESA

Dodaj komentarz

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.