Astronomowie zaobserwowali wyjątkowe zjawisko bardzo szybkiego zmniejszania się jasności mgławicy, która otacza umierającą gwiazdę. Na archiwalnych zdjęciach z Teleskopu Hubble'a widać, że mgławica planetarna Hen 3-1357 popularnie zwana Mgławicą Płaszczki (ang. Stingray Nebula) drastycznie pociemniała w ciągu zaledwie dwudziestu lat. Takie szybkie tempo zmian w mgławicach planetarnych obserwuje się niezwykle rzadko.
Porównując zdjęcia uzyskane Kosmicznym Teleskopem Hubble'a w 1996 i 2016 roku, astronomowie zauważyli, że mgławica dramatycznie pociemniała i zmieniła kształt. Znikły jasne fluorescencyjne pasemka i włókna gazu w kolorze niebieskim rozmieszczone w kierunku centrum mgławicy oraz falujące brzegi, którym ta mgławica zawdzięcza swoją nazwę związaną ze środowiskiem wodnym. Ta młoda mgławica już nie wyróżnia się z aksamitno-czarnego tła niezmierzonego Wszechświata.
To jest niezwykle dramatyczne i bardzo dziwne – powiedział członek zespołu badawczego Martín A. Guerrero z Instituto de Astrofísica de Andalucía (Hiszpania). Jesteśmy świadkami ewolucji mgławicy w czasie rzeczywistym. Widzimy zmiany w tej mgławicy w skali lat. Do tej pory nie widzieliśmy czegoś podobnego i tak wyraźnie jak tutaj.
Naukowcy odkryli niespotykane zmiany w promieniowaniu emitowanym przez wzbudzone atomy azotu (kolor czerwony), wodoru (kolor niebieski) i tlenu (kolor zielony), które są wyrzucane przez umierającą gwiazdę z centrum mgławicy. W szczególności pomiędzy 1996 i 2016 rokiem jasność w liniach emisyjnych tlenu spadała aż 1000 razy.
Zdjęcie z marca 1996 roku mgławicy planetarnej Hen 3-1357, zwanej popularnie Mgławicą Płaszczki uzyskane za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble'a. Na zdjęciu widać końcowy etap życia gwiazdy znajdującej się w centrum mgławicy. Napęczniała chmura gazowa jest wyrzucana przez umierającą gwiazdę. Jest to bardzo wczesny etap odrzucania otoczki z gwiazdy. Zdaniem astronomów jest to najmłodsza znana mgławica planetarna. Podobne zjawisko czeka nasze Słońce za kilka miliardów lat. Na zdjęciu światło emitowane przez wzbudzone atomy azotu reprezentuje kolor czerwony, tlenu – zielony i wodoru – niebieski.
Źródło: NASA, ESA, B. Balick (University of Washington), M. Guerrero (Instituto de Astrofísica de Andalucía), and G. Ramos-Larios (Universidad de Guadalajara)
Zdjęcie ze stycznia 2016 roku planetarnej mgławicy Hen 3-1357, zwanej popularnie Mgławicą Płaszczki, które zostało uzyskane za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble'a. Na zdjęciu Mgławicy Płaszczka widać drastyczną zmianę jasności i kształtu – gdy porównuje się z pierwszym zdjęciem z 1996 roku. Astronomowie odkryli niespotykane zmiany w promieniowaniu emitowanym przez wzbudzone atomy azotu (kolor czerwony), tlenu (kolor zielony) i wodoru (kolor niebieski) w mgławicy, która została wyrzucona z umierającej gwiazdy znajdującej się w jej centrum.
Źródło: NASA, ESA, B. Balick (University of Washington), M. Guerrero (Instituto de Astrofísica de Andalucía), and G. Ramos-Larios (Universidad de Guadalajara)
Zmiany w mgławicach były obserwowane wcześniej, ale to co mamy tutaj to są zmiany podstawowej struktury mgławicy – powiedział lider tej grupy naukowców Bruce Balick z University of Washington w Seattle (USA). W większości badań zwykle mgławica staje się coraz większa. W tym przypadku zasadniczo mgławica zmienia kształt oraz staje się coraz ciemniejsza – i dzieje się to w bezprecedensowej skali czasowej. Poza tym, ku naszemu zaskoczeniu, mgławica się nie powiększa. Co więcej – wewnętrzny pierścień w kształcie elipsy, który wcześniej był jasny, teraz wydaje się kurczyć wraz ze spadkiem jasności.
Obserwacje innych mgławic planetarnych teleskopami z Ziemi sugerowały zmiany jasności z czasem, ale te spekulacje nie zostały potwierdzone aż do teraz. Dopiero Kosmiczny Teleskop Hubble'a pozwolił ujawnić zmiany struktury w tej niewielkiej mgławicy. Publikacja B Balick'a ze współpracownikami analizuje wszystkie dostępne zdjęcia z archiwum Kosmicznego Teleskopu Hubble'a.
Ze względu na stabilność optyczną teleskopu Hubble'a, jesteśmy bardzo pewni, że ta mgławica zmienia jasność w czasie – dodał Guerrero. Jest to coś, co może być potwierdzone tylko dzięki niezwykłej ostrości wizualnej teleskopu Hubble'a.
Astronomowie zauważyli, że te szybkie zmiany w mgławicy są reakcją na rozszerzanie się gwiazdy centralnej SAO 244567 i spadek jej temperatury – przez co gwiazda emituje mniej promieniowania to jonizującego. Dlatego tak ważne jest poznanie właściwości umierającej gwiazdy w centrum Mgławicy Płaszczka (patrz symulacja ewolucji SAO 244567 w ciągu ostatnich 12 tysięcy lat) i jej wpływ na strukturę i jasność mgławicy.
W publikacji z 2016 roku Nicole Reindl ze współpracownikami (obecnie University of Potsdam, Niemcy) - również wykorzystując zdjęcia z Kosmicznego Teleskopu Hubble'a, zauważyli, że SAO 244567 (gwiazda centralna Mgławicy Płaszczka) jest jedyna w swoim rodzaju.
Obserwacje od 1971 do 2002 roku pokazały, że temperatura powierzchniowa gwiazdy poszybowała niczym rakieta od 22 tysięcy K do prawie 60 tysięcy K (ponad 10 razy więcej niż temperatura powierzchniowa Słońca!). Zespół astronomów kierowany przez Nicole Reindl pokazał, że obecnie SAO 245567 wychładza się. Reindl spekuluje, że ten skok temperatury został wywołany przez krótki rozbłysk helowy, który wystąpił w warstwie otaczającej jądro tej gwiazdy.
Mamy szczęście, że obserwujemy to zjawisko właśnie w tym momencie – powiedziała Nicole Reindl. Podczas takich rozbłysków helowych w otoczce, gwiazda ewoluuje bardzo szybko – co oznacza krótką skalę czasową zmian ewolucyjnych. Dlatego zwykle nie obserwujemy zmian związanych z ewolucją w tych gwiazdach. Zdarzyło się przypadkiem, że znaleźliśmy się we właściwym momencie, by to zaobserwować.
Obecnie zespół astronomów badających zjawisko gwałtownego pociemnienia Mgławicy Płaszczka może tylko spekulować, co się wydarzy w przyszłości z tą młodą mgławicą. Ocenia się, że przy obecnym tempie spadku jasności ta mgławica będzie na granicy progu detekcji za 20–30 lat.
Opracowanie: Ryszard Biernikowicz
Więcej informacji:
Publikacja naukowa (na razie w arXiv): The Fall of the Youngest Planetary Nebula, Hen3-1357
Hubble Captures Unprecedented Fading of Stingray Nebula
Można również znaleźć pod poniższymi odnośnikami dwa następujące filmy związane z Mgławicą Płaszczka:
Zoom filmowy od widoku Drogi Mlecznej do zdjęcia mgławicy Hen 3-1357 z 2016 roku.
Animacja gwałtownego pociemnienia mgławicy Hen 3-1357 pomiędzy 1996 i 2016 r.
Źródło: NASA
Na ilustracji porównanie dwóch dramatycznie różnych zdjęć Mgławicy Płaszczka (ang. Stingray nebula - taki rodzaj ryby) uzyskanych przez Kosmiczny Teleskop Hubble'a w odstępie 20 lat. Zdjęcie po lewej z marca 1996 r. przedstawia gwiazdę w środku tej mgławicy, która jest na końcowym etapie życia. Na tym zdjęciu gaz uciekający z tej umierającej gwiazdy jest znacznie jaśniejszy, gdy porównamy ze zdjęciem z prawej strony (styczeń 2016 r.). Mgławica Płaszczka znajduje się na południowym niebie w gwiazdozbiorze Ołtarza.
Źródło: NASA, ESA, B. Balick (University of Washington), M. Guerrero (Instituto de Astrofísica de Andalucía), and G. Ramos-Larios (Universidad de Guadalajara)
