Używając techniki opracowanej przez Pietera Zeemana, laureata Nagrody Nobla z 1902 roku, międzynarodowa grupa astronomów po raz pierwszy udowodniła, że pole magnetyczne w pobliżu starzejących się gwiazd jest 10 do 100 razy silniejsze niż w pobliżu Słońca. Obserwacje podpowiadają rozwiązane starego problemu: W jaki sposób, pod koniec swojego życia, idealnie sferyczna gwiazda daje początek skomplikowanej i często odległej od sferyczności mgławicy planetarnej.

Kiedy gwiazdy podobne do Słońca dożywają swoich dni, wyrzucają w przestrzeń wokół siebie ogromne ilości materii. Z niej tworzy się mgławica planetarna – obiekt nazywany tak ze względu na pozorne optyczne (z naszego punktu widzenia) podobieństwo do tarcz planet. Na skutek turbulentnego przepływu gazu w pobliżu gwiazdy, odkryte pole magnetyczne ma bardzo skomplikowany kształt. Materia “odczuwa” to pole i dzięki temu powstała mgławica planetarna może mieć również bardzo skomplikowaną formę. Wyrzucona materia zawiera takie pierwiastki jak węgiel i tlen. Mogą one w dalekiej przyszłości stać się składnikami budującymi nowe gwiazdy, planety i życie na tych ostatnich.

Grupa kierowana przez Wouter Vlemmingsa z Leiden Observatory obserwowała 4 gwiazdy za pomocą U.S. National Science Foundation’s VLBA, sieci radioteleskopów zarządzanych przez American National Radio Astronomy Observatory. Odkryto emisję radiową pochodzącą od obłoków pary wodnej wyrzuconej przez gwiazdy. W pewnych sytuacjach taki obłok może działać jak maser – odpowiednik lasera działający w falach radiowych. Częstotliwość charakterystyczna dla cząsteczki wody jest silnie wzmacniana. Powstaje jasny, wyraźny sygnał. W tym sygnale po raz pierwszy zaobserwowano zjawisko Zeemana: subtelne zmiany w widmie, które mogły powstać jedynie w silnym polu magnetycznym znajdującym się w tym samym miejscu co maser.

Zmierzone pola magnetyczne są tak silne jak pole Ziemi – pomiędzy 0,5 i 1 Gaussem. Jednak wodne masery działają dość daleko od gwiazd – mniej więcej dwa razy dalej niż odległość Słońce-Pluton. W związku z tym, pole magnetyczne w pobliżu gwiazdy musi być wielokrotnie silniejsze – mniej więcej 50 do 500 Gaussów, czyli 10 do 100 razy silniejsze niż pole Słońca. Wskazuje to, że pole magnetyczne może odgrywać ważną rolę w procesie formowania asymetrycznych mgławic planetarnych.

Efekt Zeemana nosi nazwę pochodzącą od nazwiska Pietera Zeemana, fizyka który odkrył to zjawisko dla światłą widzialnego w 1896 roku. Efekt ten jest w przypadku molekuł wody bardzo słaby i dlatego badania prowadzone przez zespół Vlemmingsa musiały być bardzo precyzyjne.

Praca na temat pól magnetycznych w mgławicach planetarnych ukazała się w piśmie Astronomy & Astrophysics. Jej autorami byli również Philip Diamond z University of Manchester i Huib Jan van Langevelde z Joint Institute for VLBI in Europe (JIVE).

Autor

Michał Matraszek