Rzadkie zjawisko związane ze śmiercią gwiazdy zostało zauważone przez należące do ESA Kosmiczne Obserwatorium Herschela – niezwykła laserowa emisja promieniowania wprost ze spektakularnej Mgławicy Mrówka, która wskazuje na obecność układu podwójnego gwiazd w samym jej sercu.

Gwiazdy o rozmiarach i masach podobnych do naszego Słońca, zbliżając się do końca swych dni, ostatecznie zamieniają się w gęste białe karły. W tym procesie odrzucają swoje zewnętrzne warstwy złożone z gazu i pyłu w przestrzeń kosmiczną, tworząc kalejdoskop złożonych wzorów, które znamy jako mgławice planetarne. Obserwacje w podczerwieni Herschela pokazały, że dramatyczna śmierć gwiazdy w centrum Mgławicy Mrówka, jest nawet bardziej widowiskowa, niż sugerowały to kolorowe zdjęcia zrobione przy pomocy Kosmicznego Teleskopu Hubble’a. Najnowsze dane pokazują, że mgławica ta emituje ze swojego wnętrza także intensywne promieniowanie laserowe. W życiu codziennym lasery kojarzą nam się z efektami specjalnymi na koncertach, podczas gdy w przestrzeni kosmicznej skupione wiązki promieniowania wykrywane są na różnych długościach fal w bardzo specyficznych warunkach. Obecnie znamy tylko kilka źródeł podczerwonego promieniowania laserowego.

ESA

Schemat przedstawiający ewolucję gwiazd.

Tak się składa, że astronom Donald Menzel który jako pierwszy zaobserwował i sklasyfikował tę szczególną mgławicę planetarną nazwaną na jego cześć Menzel 3, był też pierwszym człowiekiem, który zasugerował, że w szczególnych przypadkach zjawisko naturalnego wzmocnienia światła poprzez wymuszoną emisję promieniowania (ang. Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation – LASER) mogłoby się zdarzyć w gazowych mgławicach. Było to na długo przed pierwszą udaną próbą laserową w laboratorium w 1960 roku. Na cześć tego wydarzenia 16 maja obchodzimy Międzynarodowy Dzień Światła.

Gdy naukowcy obserwowali mgławicę Menzel 3, widzieli niesamowicie misterną strukturę złożoną ze zjonizowanego gazu, jednak nie mogli dostrzec centralnego obiektu odpowiedzialnego zaniezwykły wzór. Dopiero dzięki czułości i widzeniu w szerokim zakresie długości fal, jakim dysponuje Obserwatorium Herschela, możliwe było wykrycie bardzo rzadkiego typu emisji zwanego wodorową rekombinacją linii emisji laser, co otworzyło astronomom nowe drzwi do ujawnienia struktury mgławicy i panujących w niej warunków fizycznych.

Aby doszło do tego rodzaju emisji laserowej, wokół gwiazdy znajdować musi się gęste skupisko gazu. Porównanie obserwacji z modelami wykazało, że gęstość tego gazu jest około tysiąc razy większa od gęstości materii obserwowanej w typowych mgławicach planetarnych. Zwykle przestrzeń  wokół gwiazdy jest dość pusta, ponieważ większość materii wyrzucana jest na zewnątrz, a każdy ociągający się gaz w niedługim czasie z powrotem spada na gwiazdę. Według naukowców jedynym sposobem aby utrzymać gaz tak blisko niej, jest zamienienie go w dysk akrecyjny. W tym przypadku taki dysk został zaobserwowany. Jest on zwrócony krawędzią w naszą stronę, a taka orientacja powoduje wzmocnienie sygnału lasera. Dysk ten wskazuje także na obecność układu podwójnego gwiazd, ponieważ bardzo trudno jest go uzyskać, jeśli inny obiekt nie poprowadzi jego rotacji w odpowiednim kierunku.

Astronomowie jeszcze nie zaobserwowali drugiej gwiazdy, lecz myślą, że masa wyrzucana jest z tego umierającego towarzysza, a następnie przechwycona zostaje przez zbitą, centralną gwiazdę i formowana jest w dysk, w którym zachodzi emisja promieniowania laserowego. Badania prowadzone przy pomocy Obserwatorium Herschela pomogą naukowcom określić, w jakich warunkach zachodzi ten fenomen, udoskonalić obecne modele gwiezdnej ewolucji oraz lepiej poznać naturę układów podwójnych.

Artykuł napisała Emilia Rzepka.