Большинство известных ученым планетарных туманностей имеют правильную сферическую форму. Однако встречаются и исключения — например, туманность Флеминг 1, похожая на затейливое кружевное покрывало, имеющее заметное уплотнение в центре. Недавно ученые выяснили, почему она столь необычна — дело в том, что ее создали два идентичных белых карлика.
Завершив свой эволюционный цикл, наше Солнце образует планетарную туманность. Жгучее облако плазмы распространится, сжигая планеты Солнечной системы, а сама звезда превратиnся в конце метаморфозы в маленького, плотного и медленно остывающего за счет излучения белого карлика. Так рождаются планетарные туманности, хорошо изученные и наблюдаемые с помощью телескопов объекты.
Читайте также: Перед смертью Солнце превратится в… Яйцо!
На самом деле это не галактические туманности, которые гораздо больше и протяженнее в космическом пространстве, из которых рождаются звезды. Название "планетарные туманности" — это дань традиции. Так продолжают называть сброшенные наружные газовые покровы погибающих солнцеподобных звезд в финальной стадии эволюции в белый карлик. Они бывают сферически симметричны, иногда кольцевидны на просвет, но встречаются среди них и те, что обладают удивительной, кружевной и прихотливой формой — такова живописная планетарная туманность Флеминг 1 (Fleming 1).
Она окружена по краям симметричными закрученными локонами плазменных завитков, сформированных динамичными джетами, летящими струями плазмы. Прихотливая конфигурация этой туманности требовала объяснения, и астрономы под руководством Генри Боффина из Европейской южной обсерватории, базирующейся в Чили, объединили новейшие наблюдения за Fleming 1, осуществленные на Очень большом телескопе (VLT) с картиной компьютерного моделирования, построенного в соответствии с определенными предпосылками о внутренней структуре источника, породившего тонкую вязь изумительной туманности. И эти предпосылки были необычными — в них была заложена идея о двойной звезде, то есть двух разных звездах, взаимодействующих в центре системы этой планетарной туманности. Полный отчет об этом исследовании недавно был опубликован в журнале Science
Известные планетарные туманности демонстрируют правильную сферическую форму. Встречаются иные, достаточно искаженные конфигурации, в проекции похожие на смятый кубик или прямоугольный брусок. Такое разнообразие форм безусловно обеспечено внутренними причинами: гравитационными взаимодействиями звезд, входящих в двойную систему, или тем, что испепеляемые планеты нарушают сферическое распространение плазмы, а также тем, что магнитное поле центральной звезды воздействует на движущиеся плазменные потоки, формирующие искажения сферической формы планетарной туманности…
Исследуя центральную область необычной туманности Fleming 1 с помощью VLT и анализируя свечение, исходящее оттуда, астрономы обнаружили двойную звезду. А если точнее, то два белых карлика, что завершают полный оборот вокруг общего центра тяжести за 1,2 земных суток. Двойные звезды во Вселенной встречаются часто, поэтому-то ученые и не удивились — раз так, то и в планетарных туманностях они обязательно должны быть.
Особенность Fleming 1 состоит в том, что двойная звезда в центре — это вышеупомянутая пара белых карликов. Такое случается, судя по наблюдениям, довольно редко. Двойные звезды чаще бывают разными, и одна из них раньше "созревает" и разбухает в саму туманность. Например, компаньоном белого карлика может быть красный гигант. Однако их эволюционные метаморфозы всегда разнесены во времени.
Но если двойная звездная система состоит из звезд одного типа, то они "стареют" намного медленнее, их жизненный цикл продлится на десять миллиардов лет! Именно так обстоит дело в планетарной туманности Fleming 1, в которой оба звездные компонента однородны, и должны утрачивать свою светимость медленнее несходных звезд. Так что по меньшей мере лишний десяток миллиардов лет этой системе гарантирован. Согласно расчетам Генри Боффина, одна из звезд по массе вдвое меньше нашего Солнца, а ее близнец совсем немного уступает первой,. Эти результаты и легли в основу модели.
"Происхождение красивых и сложных очертаний туманности Fleming 1 и объектов, подобных ей, много десятилетий было предметом разногласий, — рассказывает Генри Боффин. — Астрономы и раньше предполагали, что у этой туманности в центре двойная звезда — правда, считалось, что светила весьма удалены друг от друга, с орбитальным периодом в десятилетия. Наши наблюдения и модель позволили изучить необычную систему в деталях и заглянуть глубоко в ее недра. Эта двойная звезда в несколько тысяч раз более тесная, чем считалось".
Итак, если звезда с массой до восьми масс Солнца завершает свой жизненный цикл, она разбухает и отторгает свою внешнюю оболочку, которая улетает прочь от горячего плотного внутреннего ядра, которое будет остывать только за счет излучения. Она пронизана ярким свечением и поэтому хорошо видна в телескоп.
Непохожая на типичные планетарные туманности, чрезвычайно живописная Fleming 1 является центрально симметричной по конфигурации. Ее вещество извергается глотками из обоих полюсов центральной двойной системы в виде S-образных изогнутых струй. Согласно новейшим исследованиям, структурность туманности Fleming 1 возникает из тесного взаимодействия между двумя звездами ее центра. Компьютерное моделирование правильно показало структурные особенности кружевной туманности, воспроизведенные аналитически, но очень сходные с природным объектом!
Один из авторов работы, Брент Мизальски, оценивая результаты, говорит: "Перед нами образцовый случай парной центральной звезды, для которой компьютерное моделирование правильно предсказало живописную форму окружающей ее туманности".
Физическое объяснение же случившемуся было предложено следующее: наличие пары белых карликов принципиально важно для объяснения наблюдаемой структуры туманности. По мере старения этих двух, некогда бывших нормальными звездами главной последовательности, они расширялись, и в итоге одна из них "превратилась в вампира", высасывающего вещество второго компонента и, по всей видимости, ускоряя его превращение собственно в белого карлика.
Ну, а газ от звезды-жертвы перетекал в направлении "вампира", окружая его аккреционным диском. Орбитальное же движение звезд осуществлялось во взаимодействии с этим самым диском, и его плоскость непрерывно изменяла наклон, так вращается замедляющийся волчок. Это движение называется прецессией; именно оно формировало необычно изогнутые S-образные джеты, симметричные относительно центра Fleming 1, воспроизведенные в компьютерном моделировании.
Читайте также: Ненормальную галактику поставили на место
Изображения реальной планетарной туманности Fleming 1, полученные на VLT, выявили новую структурную особенность изучаемой туманности: узловатое неоднородное "кольцо" вещества в ее внутренней части. Такие кольца выявлены и в других семействах двойных звезд; они являются "опознавательным знаком" наличия двойной звездной системы. Генри Боффин резюмирует: "Наши результаты лишний раз подтверждают важную роль взаимодействия компонентов двойной системы в образовании структуры планетарной туманности, а может, и в формировании самой туманности".