Když se hvězdy s nízkou až střední hmotností, jako je naše Slunce, přiblíží ke konci svých životních cyklů, nakonec odhodí své vnější vrstvy a zanechají za sebou hustou bílou trpasličí hvězdu. Tyto vnější vrstvy se staly masivním oblakem prachu a plynu, který se vyznačuje jasnými barvami a složitými vzory, známými jako planetární mlhovina. Jednoho dne se naše Slunce změní v mlhovinu, na kterou by se dalo dívat ze světelných let.
Tento proces, kdy umírající hvězda způsobuje masivní oblak prachu, byl díky mnoha obrazům pořízeným již známo, že je neuvěřitelně krásná a inspirativní Hubble. Poté, co si prohlédli slavnou mlhovinu Mravenec s ESA (ESA) Herschelova vesmírná observatořtým astronomů objevil neobvyklou laserovou emisi, která naznačuje, že ve středu mlhoviny je dvojitý hvězdný systém.
Studie s názvem „Herschel Průzkum planetární mlhoviny (HerPlaNS): vodíkové rekombinační laserové linie v Mz 3 “, nedávno se objevily v Měsíční oznámení Královské astronomické společnosti. Studii vedl Isabel Aleman z University of São Paulo a Leiden Observatory a zahrnovali členy z Herschel Science Center, Smithsonian Astrofyzical Observatory, Institute of Astronomy and Astrofhysics, a mnoho univerzit.
Mlhovina Mravenec (aka. Mz 3) je mladá bipolární planetární mlhovina umístěná v souhvězdí Norma a pojmenuje ji podle dvojitých laloků plynu a prachu, které se podobají hlavě a tělu mravence. V minulosti byla NASA / ESA zobrazována krásná a složitá příroda této mlhoviny Hubbleův kosmický dalekohled. Nová data získaná společností Herschel také ukazují, že paprsky mlhoviny Mraveniště intenzivně emitují laserové záření ze svého jádra.
Ve vesmíru jsou infračervené laserové emise detekovány při velmi různých vlnových délkách a pouze za určitých podmínek a je známo jen několik z těchto kosmických laserů. Je zajímavé, že to byl astronom Donald Menzel - kdo poprvé pozoroval a klasifikoval Ant mlhovinu v roce 1920 (tedy proč je po něm oficiálně známý jako Menzel 3) - kdo byl jedním z prvních, kdo navrhoval, aby se v mlhovině objevily lasery.
Podle Menzela by za určitých podmínek ve vesmíru nastalo přirozené „zesílení světla stimulovanými emisemi záření“ (aka. Odkud dostáváme termín laser). To bylo dlouho před objevem laserů v laboratořích, což je příležitost, která se každoročně slaví 16. května, známý jako Mezinárodní den světla UNESCO. Jako takové bylo velmi vhodné, aby byl tento dokument také publikován 16. května, oslavující vývoj laseru a jeho objevitele Theodora Maimana.
Jak Isabel Aleman, vedoucí autor článku, popsala výsledky:
"Když pozorujeme Menzel 3, vidíme úžasně složitou strukturu tvořenou ionizovaným plynem, ale nemůžeme vidět objekt v jeho středu, který vytváří tento vzorec." Díky citlivosti a širokému rozsahu vlnových délek Herschelovy observatoře jsme detekovali velmi vzácný typ emise nazývaný vodíková rekombinační linka laserové emise, který poskytl způsob, jak odhalit strukturu a fyzikální podmínky mlhoviny. “
"Taková emise byla dříve identifikována pouze v několika objektech a je šťastnou náhodou, že jsme detekovali druh emise, který Menzel navrhl, v jedné z planetárních mlhovin, které objevil," dodala.
Druh laserové emise, kterou pozorovali, potřebuje velmi hustý plyn blízko hvězdy. Srovnáním pozorování z Herschelovy observatoře s modely planetární mlhoviny tým zjistil, že hustota plynu emitujícího lasery byla asi deset tisíckrát hustší než plyn pozorovaný v typických planetárních mlhovinách a v lalocích samotné mlhoviny Mravenec.
Obvykle je oblast blízko mrtvé hvězdy - v tomto případě zhruba vzdálenost mezi Saturnem a Sluncem - zcela prázdná, protože její materiál byl vypuzen ven poté, co hvězda vyšla po supernově. Jakýkoli přetrvávající plyn na něj brzy spadne. Ale jako profesor Albert Zijlstra z Centra astrofyziky Jodrell Bank a spoluautor studie:
"Jediný způsob, jak udržet takový hustý plyn v blízkosti hvězdy, je, když kolem něj obíhá kolem disku." V této mlhovině jsme skutečně pozorovali hustý disk v samém středu, který je vidět přibližně na okraji. Tato orientace pomáhá zesílit laserový signál. Disk naznačuje, že existuje binární společník, protože je těžké přimět vystřelený plyn, aby vstoupil na oběžné dráhy, pokud ho společenská hvězda vychýlí správným směrem. Laser nám dává jedinečný způsob, jak sondovat disk kolem umírající hvězdy, hluboko uvnitř planetární mlhoviny. “
Ačkoli astronomové dosud neviděli očekávanou druhou hvězdu, doufají, že ji budou moci najít budoucí průzkumy, a tak odhalí původ tajemných laserů mlhoviny Ant Nebula. Budou tak moci propojit dva objevy (tj. Planetární mlhovinu a laser), které vytvořil stejný astronom před více než stoletím. Jako Göran Pilbratt, projektový vědec ESA Herschel, dodal:
„Tato studie naznačuje, že výrazná mlhovina Ant, jak ji dnes vidíme, byla vytvořena složitou povahou binárního hvězdného systému, který ovlivňuje tvar, chemické vlastnosti a vývoj v těchto konečných stádiích života hvězdy. Herschel nabídl dokonalé pozorovací schopnosti k detekci tohoto neobyčejného laseru v Ant mlhovině. Nálezy pomohou omezit podmínky, za kterých k tomuto jevu dochází, a pomohou nám vylepšit naše modely hvězdné evoluce. Je to také šťastný závěr, že mise Herschel byla schopna spojit Menzelovy dva objevy před téměř stoletím. “
Vesmírné dalekohledy nové generace, které by nám mohly říci více o planetární mlhovině a životních cyklech hvězd, zahrnují James Webb Space Telescope (JWST). Jakmile se tento dalekohled v roce 2020 dostane do vesmíru, využije své pokročilé infračervené schopnosti k tomu, aby viděl objekty, které jsou jinak skryté plynem a prachem. Tyto studie mohly odhalit mnoho o vnitřních strukturách mlhovin a možná osvětlit, proč pravidelně střílejí „kosmické lasery“.
