Przerażające piękno Meduzy

Astronomowie użyli należącego do ESO teleskopu VLT w Chile do wykonania najbardziej szczegółowego jak dotąd zdjęcia Mgławicy Meduza. Gdy gwiazda w jej wnętrzu dokonała „przejścia na emeryturę”, odrzuciła swoje zewnętrzne warstwy w przestrzeń kosmiczną tworząc kolorowy obłok. Obraz jest zapowiedzią ostatecznych losów Słońca, które także stanie się obiektem tego typu.

Ta piękna mgławica planetarna otrzymała nazwę od strasznego stworzenia z mitologii greckiej – Gorgony Meduzy. Znana jest także jako Sharpless 2-274 I znajduje się w konstelacji Bliźniąt. Mgławica Meduza rozciąga się na około cztery lata świetlne, a dystans do niej to około 1500 lat świetlnych. Pomimo swojego rozmiaru jest niesamowicie słaba i trudna do zaobserwowania.

Meduza była ohydnym potworem z wężami w miejscu włosów. Węże są reprezentowane w mgławicy przez serpentyny włókien świecącego gazu. Czerwone świecenie od wodoru oraz słabsza zielona emisja od tlenu rozciąga się daleko poza pole zdjęcia, tworząc kształt Księżyca na niebie. Wyrzucanie masy z gwiazd w tym stadium ich ewolucji często jest przerywane, co może skutkować fascynującymi strukturami w mgławicach planetarnych.

Przez dziesiątki tysięcy lat gwiezdne jądra mgławic planetarnych są otoczone przez spektakularnie kolorowe obłoki gazu [1]. W ciągu kolejnych kilku tysięcy lat gaz powoli rozprasza się w otoczeniu. Jest to ostatnia faza transformacji gwiazdy takiej jak Słońce przez zakończeniem jej aktywnego życia jako biały karzeł. Stadium mgławicy planetarnej w życiu gwiazdy jest niewielkim ułamkiem jej całkowitego czasu istnienia – można ten czas porównać do dmuchania bańki mydlanej przez dziecko i obserwowania jej odpłynięcia po krótkiej chwili, w porównaniu do całego okresu życia człowieka.

Ostre promieniowanie ultrafioletowe od bardzo gorącej gwiazdy w centrum mgławicy powoduje, że atomy w poruszającym się na zewnątrz gazie tracą swoje elektrony, tworząc gaz zjonizowany. Charakterystyczne barwy tego świecącego gazu są używane do identyfikowania obiektów. W szczególności, występowanie koloru zielonego od podwójnie zjonizowanego tlenu ([OIII]) służy jako narzędzie do wyszukiwania mgławic planetarnych. Stosując odpowiednie filtry astronomowie mogą wyizolować promieniowanie od świecącego gazu i sprawić, że słaba mgławica wydaje się jaśniejsza na tle ciemniejszego tła.

Gdy zielona [OIII] emisja z mgławicy została po raz pierwszy zaobserwowana, astronomowie myśleli, że odkryli nowy pierwiastek, który nazwali nebulium. Później zrozumiano, że jest to po prostu rzadka długość promieniowania [2] od zjonizowanej formy znanego pierwiastka tlenu.

Mgławica jest oznaczana także jako Abell 21 (albo bardziej formalnie PN A66 21), co ma związanej z amerykańskim astronomem Georgem O. Abellem, który odkrył obiekt w 1955 roku. Przez pewien czas naukowcy debatowali czy obłok może być pozostałością po supernowej. Jednak w latach siedemdziesiątych badacze byli w stanie zmierzyć ruch i inne własności materii w obłoku i jednoznacznie zidentyfikować go jako mgławicę planetarną [3].

W zdjęciu wykorzystano dane ze spektrografu FOcal Reducer and low dispersion Spectrograph (FORS), który jest instrumentem zainstalowanym na VLT. Fotografię wykonano w ramach programu Kosmicznych Klejnotów ESO (ESO Cosmic Gems) [4].

Uwagi

[1] Wbrew intuicji, gwiazdowym jądrem Mgławicy Meduza wcale nie jest jasna gwiazda w centrum zdjęcia – jest to bowiem gwiazda o oznaczeniu TYC 776-1339-1, położona przed mgławicą. Centralną gwiazdą Meduzy jest słabsza, bardziej niebieska gwiazda położona nieco obok kształtu półksiężyca po prawej stronie zdjęcia.

[2] Ten rodzaj promieniowania jest rzadki, ponieważ powstaje w wyniku mechanizmu wzbronionego – przejść, które są wzbronione w kwantowych regułach wyboru, ale mimo tego zachodzą z niskim prawdopodobieństwem. Oznaczenie [O III] wskazuje, że promieniowanie jest emisją wzbronioną (nawiasy kwadratowe) od podwójnie zjonizowanego (III w nazwie) tlenu (O).

[3] Prędkość ekspansji obłoku oszacowano na około 50 kilometrów na sekundę – znacznie mniej niż można się spodziewać w przypadku pozostałości po supernowej.

[4] Kosmiczne Klejnoty ESO to program będący inicjatywą popularnonaukową, w ramach której za pomocą teleskopów ESO powstają zdjęcia interesujących, intrygujących lub wizualnie trakcyjnych obiektów, do celów edukacyjnych i popularyzacji nauki. Program korzysta z czasu teleskopów, który nie jest użytkowany do obserwacji naukowych. Wszystkie zebrane dane mogą być jednak też użyteczne naukowo i są dostępne dla astronomów poprzez archiwum naukowe ESO.