Kai mažos ir vidutinės žvaigždės, tokios kaip mūsų Saulė, artėja prie savo gyvenimo ciklo pabaigos, jos galų gale išmeta išorinius sluoksnius, palikdamos tankią, baltą nykštukinę žvaigždę. Šie išoriniai sluoksniai tapo didžiuliu dulkių ir dujų debesiu, kuriam būdingos ryškios spalvos ir sudėtingi raštai, žinomi kaip planetinis ūkas. Kažkada mūsų Saulė pavirs tokiu ūku, į kurį būtų galima žiūrėti nuo šviesmečių.
Šis procesas, kuriame mirštanti žvaigždė sukelia didžiulį dulkių debesį, jau buvo žinomas kaip nepaprastai gražus ir įkvepiantis daugelio atvaizdų, padarytų Hablas. Tačiau apžiūrėjus garsųjį skruzdėlių ūką su Europos kosmoso agentūros (ESA) Heršelio kosminė observatorija, astronomų komanda atrado neįprastą lazerio spinduliavimą, kuris leidžia manyti, kad ūko centre yra dvigubų žvaigždžių sistema.
Tyrimas pavadintas „Heršelis Planetinio ūko tyrimas (HerPlaNS): vandenilio rekombinacijos lazerių linijos Mz 3 “, neseniai pasirodė Mėnesiniai Karališkosios astronomijos draugijos pranešimai. Tyrimui vadovavo Isabelas Alemanas iš San Paulo universiteto ir Leideno observatorijos. Tyrime dalyvavo Herschel mokslo centro, Smithsonian astrofizikos observatorijos, Astronomijos ir astrofizikos instituto bei daugelio universitetų nariai.
Skruzdėlės ūkas (dar žinomas kaip Mz 3) yra jaunas bipolinis planetinis ūkas, esantis Normos žvaigždyne. Pavadinimas kilęs iš dvynių dujų ir dulkių skilčių, primenančių skruzdėlės galvą ir kūną. Anksčiau gražų ir painų šio ūko prigimtį vaizdavo NASA / ESA Hablo kosminis teleskopas. Nauji Herschel gauti duomenys taip pat rodo, kad skruzdėlės ūkas spinduliuoja intensyvius lazerio spindulius iš jo šerdies.
Kosmose infraraudonųjų spindulių lazerių spinduliavimas yra aptinkamas labai skirtingais bangų ilgiais ir tik esant tam tikroms sąlygoms, ir žinoma tik keletas iš šių kosminių lazerių. Įdomu tai, kad astronomas Donaldas Menzelis - 1920 m. Pirmą kartą pastebėjęs ir suklasifikavęs skruzdėlių ūką (todėl po jo jis oficialiai žinomas kaip Menzel 3) - buvo vienas iš pirmųjų, kuris pasiūlė, kad ūke gali atsirasti lazeriai.
Anot Menzelio, tam tikromis sąlygomis natūralus „šviesos stiprinimas stimuliuojamos spinduliuotės spinduliuote“ (dar žinomas kaip iš kur mes pavartojame terminą lazeris) įvyktų kosmose. Tai buvo ilgai prieš lazerių atradimą laboratorijose - proga, kuri švenčiama kasmet gegužės 16 d., Vadinamą UNESCO Tarptautine šviesos diena. Todėl buvo labai tikslinga, kad šis dokumentas būtų išleistas ir gegužės 16 d., Švenčiant lazerio ir jo atradėjo Theodoro Maimano tobulėjimą.
Kaip pagrindinį straipsnio autorių Isabelą Alemaną aprašė rezultatai:
Stebėdami Menzel 3, mes matome nuostabiai sudėtingą struktūrą, sudarytą iš jonizuotų dujų, tačiau mes negalime pamatyti objekto jo centre, sukuriančio šį modelį. „Herschel“ observatorijos jautrumo ir plataus bangos diapazono dėka mes aptikome labai retą emisijos tipą, vadinamą vandenilio rekombinacijos linijos lazerio spinduliavimu, kuris leido parodyti ūko struktūrą ir fizines sąlygas. “
„Anksčiau tokia emisija buvo nustatyta tik keliuose objektuose. Laimingas sutapimas, kai viename iš jo aptiktų planetinių ūkų aptikome Menzelio pasiūlytą emisiją“, - pridūrė ji.
Lazerio spinduliuotės rūšis, kurią jie stebėjo, turi būti labai tanki, arti žvaigždės. Palyginusi Herschelio observatorijos stebėjimus su planetų ūkų modeliais, komanda nustatė, kad lazerius skleidžiančių dujų tankis buvo maždaug dešimt tūkstančių kartų tankesnis nei dujų, matomų tipiškuose planetos ūkuose ir paties skruzdėlio ūko skiltyse.
Paprastai regionas, esantis netoli negyvos žvaigždės - šiuo atveju maždaug atstumas tarp Saturno ir Saulės - yra gana tuščias, nes jo medžiaga buvo išmesta į išorę po to, kai žvaigždė nuėjo ant supernovos. Bet kurios pasilikusios dujos netrukus pateks į jas. Kaip profesorius Albertas Zijlstra iš Jodrell Bank astrofizikos centro ir tyrimo bendraautorius, jis pasakė:
„Vienintelis būdas išlaikyti tokias tankias dujas arti žvaigždės, jei jos aplink diską skrieja. Šiame ūke iš tikrųjų mes pastebėjome tankų diską pačiame centre, matomą maždaug kraštu. Ši orientacija padeda sustiprinti lazerio signalą. Diskas rodo, kad yra dvejetainis kompanionas, nes sunku priversti išmestas dujas patekti į orbitą, nebent žvaigždė kompanionė nukreiptų ją tinkama linkme. Lazeris suteikia mums unikalų būdą nustatyti diską aplink mirštančią žvaigždę, giliai planetos ūko viduje. “
Nors astronomai dar nematė tikėtinos antrosios žvaigždės, jie tikisi, kad būsimi tyrimai galės ją surasti, taigi atskleis paslaptingų skruzdžių ūko paslapčių lazerių kilmę. Tai darydami jie galės sujungti du atradimus (t. Y. Planetinį ūką ir lazerį), kuriuos tas pats astronomas padarė prieš šimtmetį. Kaip pridūrė ESA projekto „Herschel“ mokslininkas Göranas Pilbrattas:
„Šis tyrimas leidžia manyti, kad savitasis skruzdžių ūkas, kokį mes jį matome šiandien, buvo sukurtas dėl dvejetainių žvaigždžių sistemos sudėtingumo, kuris daro įtaką formai, cheminėms savybėms ir evoliucijai šiais paskutiniais žvaigždės gyvenimo etapais. Herschelis pasiūlė puikias stebėjimo galimybes aptikti šį nepaprastą lazerį skruzdžių ūke. Rezultatai padės apriboti šio reiškinio atsiradimo sąlygas ir patikslinti mūsų žvaigždžių evoliucijos modelius. Tai taip pat džiugi išvada, kad „Herschel“ misija sugebėjo sujungti du Menzelio atradimus beveik prieš šimtmetį “.
Naujos kartos kosminiai teleskopai, galintys mums daugiau papasakoti apie planetų ūką ir žvaigždžių gyvenimo ciklus, apima Džeimso Webbo kosminis teleskopas (JWST). Kai šis teleskopas pateks į kosmosą 2020 m., Jis naudos savo pažangias infraraudonųjų spindulių galimybes, kad pamatytų objektus, kuriuos kitaip uždengia dujos ir dulkės. Šie tyrimai galėjo daug sužinoti apie ūkų vidines struktūras ir galbūt paaiškinti, kodėl jie periodiškai šaudo „kosminius lazerius“.
