Właściwości mgławicy planetarnej Abell 48 w świetle najnowszych badań

Astronomowie przeprowadzili obszerne analizy przestrzenne i kinematyczne mgławicy planetarnej Abell 48. Wyniki badań poszerzają naszą wiedzę o właściwościach i naturze takich obiektów.

Mgławice planetarne (PNe, ang. planetary nebulae) to rozszerzające się powłoki gazu i pyłu, odrzucane z gwiazd w procesach ich przemian z gwiazd ciągu głównego w czerwone olbrzymy lub białe karły. Występują stosunkowo rzadko, ale są niezwykle ważne dla astronomów zajmujących się chemiczną ewolucją gwiazd i galaktyk.

Odkryta w 1955 roku mgławica Abell 48, znana również jako PN G029.0+00.4, otacza rzadkiego typu gwiazdę Wolfa-Rayeta. Ma kształt pierścienia bez widocznej otoczki halo. Metaliczność tego obiektu wciąż jest słabo poznana, podobnie jak wiele innych charakteryzujących go parametrów.

Zespół astronomów kierowany przez Ash Danehkaraa z Uniwersytetu Michigan podjął próbę opisania fizycznych właściwości Abell 48 na podstawie analizy jej dostępnych danych obserwacyjnych, pochodzących głównie z instrumentu Wide Field Spectrograph (WiFeS) na 2,3-metrowym teleskopie Australijskiego Uniwersytetu Narodowego ANU (na zdjęciu). WiFeS został zaprojektowany tak, by dostarczać jak najwięcej równoczesnych widm w ciągłym obszarze nieba, z których każde obejmuje jak najszerszy zakres spektralny. Działa on w pełnym zakresie długości fal światła widzialnego. Do rejestracji widm używane są dwie oddzielne kamery, każda z nich zoptymalizowana pod kątem konkretnej części tego zakresu długości fal.

Dane te pozwoliły na opracowanie trójwymiarowego modelu mgławicy Abell 48. Wykorzystując integralne obserwacje emisji w linii Hα λ6563 i [N II] λ6584, dokonano jej kompleksowej analizy przestrzenno-kinematycznej. Trójwymiarowy model przestrzenno-kinematyczny został opracowany przy użyciu narzędzia do modelowania SHAPE, które pozwoliło na odtworzenie obserwowanych, przestrzennie separowanych profili prędkości i skonstruowanie wykresu pozycja–prędkość dla rejonów emisji.

W wyniku kinematycznej analizy emisji wodoru Hα stwierdzono, że mgławica Abell 48 ma zdeformowaną, eliptyczną powłokę toroidalną o zewnętrznym promieniu wynoszącym około 23 i grubości około 15 sekund łuku. Badania wykazały też obecność wąskich (na około 3 sekund łuku), zewnętrznych struktur o niskiej jonizacji, otaczających powłokę mgławicy. Astronomowie przypuszczają, że struktury te mogły powstać w wyniku szokowych zderzeń z ośrodkiem międzygwiazdowym (ISM).

Jeśli chodzi o centralną gwiazdę Abell 48, wiadomo, że jest to dość rzadka gwiazda Wolfa-Rayeta typu widmowego WN5, względnie uboga w wodór. Autorzy publikacji przypuszczają, że jej niegdyś bogata w wodór warstwa została utracona na rzecz obiektu towarzyszącego, będącego częścią układu podwójnego gwiazd.

Wiemy, że niektóre mgławice planetarne o podobnej morfologii, o kształcie eliptycznego pierścienia, wyewoluowały ze wspólnych otoczek dzielonych z układami podwójnymi, tak jak w przypadku obiektów Abell 63 (Mitchell et al. 2007), Abell 41 (Jones et al. 2010), Sp 1 (Jones et al. 2012) czy HaTr 4 (Tyndall et al. 2012), których osie symetrii są w przybliżeniu prostopadłe do ich podwójnych płaszczyzn orbitalnych – wyjaśnia zespół. Uczeni proponują też dalsze, dogłębne obserwacje gwiazdy centralnej Abell 48 w celu weryfikacji hipotezy o układzie podwójnym. Takie obserwacje mogą też dokładniej wyjaśnić proces powstawania gwiazdy, jak i morfologię mgławicy znajdującej się dziś wokół niej.

Na ilustracji: Obraz mgławicy Abell 48 z przeglądu PS1 (Pan STARRS). Zaznaczony obszar odpowiada wycinkowi nieba obserwowanemu przez WiFeS w 2010 roku. Źródło: Chambers et al., 2016; Flewelling et al., 2020.

Na ilustracji: obraz mgławicy Abell 48 z przeglądu PS1 (Pan STARRS). Zaznaczony obszar odpowiada wycinkowi nieba obserwowanemu przez WiFeS w 2010 roku. Źródło: Chambers et al., 2016; Flewelling et al., 2020.

Obraz mgławicy planetarnej Abell 63 w Hα+[N II] wykonany za pomocą Wide Field Camera (WFC) na Teleskopie Isaaca Newtona. Źródło: David Jones (Instituto de Astrofísica de Canarias).

Na zdjęciu: obraz mgławicy planetarnej Abell 63 w Hα+[N II] wykonany za pomocą Wide Field Camera (WFC) na Teleskopie Isaaca Newtona. Źródło: David Jones (Instituto de Astrofísica de Canarias).

Publikacja ukazała się 22 grudnia w arXiv (pre-print).

Czytaj więcej:

Źródło: Phys.org

Opracowanie: Elżbieta Kuligowska

Na ilustracji: 2,3 – metrowy teleskop należący do ANU. Źródło: rsaa.anu.edu.au.