Stavformation av järnatomer upptäckt i Ringnebulosan

 

Bild En sammansatt RGB-bild av Ringnebulosan konstruerad av fyra WEAVE/LIFU - emissionslinjebilder. Den ljusa yttre ringen består av ljus  av tre olika syrejoner, medan stångformationen i mitten beror på ljus av plasma av fyrfaldigt joniserade järnatomer. Credit University College London Licenstyp Attribution (CC BY 4.0

Denna formation bestående av järnatomer har upptäckts inne i Ringnebulosan av ett europeiskt team under ledning från astronomer vid University College London (UCL) och Cardiff University.

Detta stavformade moln  beskrevs första gången i Monthly Noticesof the Royal Astronomical Society  Det passar precis in i det inre lagret av den elliptiskt formade nebulosan i bilder som tagits med bland annat James Webb Space Telescope i infraröda våglängder. 

Stavens längd är ungefär 500 gånger större än Plutos bana runt solen och enligt teamet är dess järnatommassa jämförbar med planeten Mars massa.

Ringnebulosan upptäcktes 1779 av den franske astronomen Charles Messier. Den finns i den norra delen av stjärnbilden Lyra  och är ett färgglatt skal av gas som är resterna av en stjärna som avslutat  kärnbränsleförbränningsfasen. Vår egen sol kommer att stöta ut sina yttre lager på liknande sätt om några miljarder år.

Järnmolnet upptäcktes i observationer som erhölls med Large Integral Field Unit (LIFU)-läget i ett nytt instrument som kallas WHT Enhanced Area Velocity Explorer (WEAVE), installerad på Isaac Newton Groups 4,2-meters William Herschel-teleskopet som finns i Teneriffa på Kanarieöarna. 

LIFU är en bunt av hundratals optiska fibrer. Dessa har gjort det möjligt för astronomteamet att för första gången erhålla spektra (där ljus separeras i dess beståndsdelar bestående av vilket mineral de utstrålar) vid varje punkt över hela Ringnebulosans yta och vid alla optiska våglängder.

Huvudförfattaren till studien Dr Roger Wesson är baserad  vid UCL och Cardiff University, beskriver: "Även om Ringnebulosan har studerats med många olika teleskop och instrument, har WEAVE gjort det möjligt för oss att observera den på ett nytt sätt och ger fler detaljer än tidigare.

"Genom att få ett spektrum kontinuerligt över hela nebulosan kan vi skapa bilder av nebulosan vid vilken våglängd som helst och bestämma nebulosans kemiska sammansättning på vilken position som helst.

"När vi bearbetade insamlad data och bläddrade igenom bilderna såg vi den tidigare okända stav av joniserade järnatomer mitt i nebulosan."  Hur järnstaven bildats är för närvarande ett mysterium, beskriver forskarna. Det kommer att behövas ytterligare mer detaljerade observationer för att reda ut vad som pågår eller hänt.

Det finns två möjliga scenarier man kan föreställa sig, järnstången kan avslöja något nytt om hur nebulosans utkastning av moderstjärnan fortskred eller kan järnet vara en plasmabåge som uppstått vid förångningen av en stenig planet som fångats av stjärnans tidigare expansion till en röd jätte (innan den krympt till en vit dvärg eller ett svart hål .

Medförfattare professor Janet Drew, även hon baserad vid UCL, beskriver: "Vi behöver definitivt veta mer särskilt om några andra kemiska grundämnen samexisterar med det upptäckta järnet, eftersom detta troligen skulle visa vilket scenario beskrivet ovan vi ska satsa på. Just nu saknar vi denna viktiga information."

Ringnebulosan i nytt ljus

 

Ringnebulosan, Messier 57, M57 eller NGC 6720 är en planetarisk nebulosa i stjärnbilden Lyran. En planetarisk nebulosa är ett astronomiskt objekt som består av materia som små och medeltunga stjärnor i slutfasen av sitt liv stöter ut.

Ringnebulosan består av de glödande resterna av en sedan länge avslocknad stjärna, en klass av astronomiska objekt som kallas en "planetarisk nebulosa", som inte har något med planeter att göra. I centrum finns en vit fläck som är en vit dvärgstjärna  och då vad som återstår av den utdöda stjärnans kärna.

M57, eller Ringnebulosan är fascinerande för astronomer eftersom den inte bara är tillräckligt nära oss för att ses med även amatörteleskop utan även av att den från vår utsiktspunkt i solsystemet lutar nebulosan så att den är direkt mot oss. Det betyder att observationer av ringnebulosan med rymdteleskop ger astronomer möjlighet att se vad som händer i en planetarisk nebulosa och då analysera ljus av stjärnors utveckling och förintelse.

James Webb Space Telescope har nu gett oss en extraordinär bild av Ringnebulosan, beskriver Mike Barlow, professor vid University College London och  forskare vid JWST Ring Nebula Imaging Project. De högupplösta bilderna visar inte bara de intrikata detaljerna i nebulosans expanderande skal utan avslöjar även den inre regionen runt den centrala vita dvärgen i stor klarhet. Astronomer kan också nu få information om de kemiska processer som förekommer i den planetariska nebulosan genom att analysera färgerna av gas och stoft som avges när stjärnorna i centrum genomtränger gasen med strålning.

Strukturen i detta objekt är otrolig då allt detta är skapat av bara en enda avslocknad stjärna, beskriver Western University astrofysiker Els Peeters. Utöver den morfologiska skattkistan finns det också mycket information om gasens och dammets kemiska sammansättning i dessa observationer. Vi hittade till och med stora kolhaltiga molekyler i detta objekt men det finns ingen klar uppfattning om hur de kom dit.

Bild https://apod.nasa.gov/apod/astropix.html Ringnebulosan eller Messier 57 som aldrig tidigare setts i bilder tagna av James Webb Space Telescope (Bildkredit: NASA / ESA / CSA / Institute for Earth and Space Exploration / JWST Ring Nebula Imaging Project)

James Webbteleskopet upptäckte en kollapsande stjärna

 

För cirka 2500 år sedan kastade en stjärna ut det mesta av sin gas och bildade den vackra södra Ringnebulosan NGC3132 (en planetarisk nebulosa) 

. Nu har ett team på cirka 70 astronomer från 66 organisationer i Europa, Nord-, Syd- och Centralamerika och Asien använt James Webbteleskopets bilder kompletterade med data från ESO:s Very Large Telescope i Chile, San Pedro de Mártrir-teleskopet i Mexiko, Gaia-rymdteleskopet och rymdteleskopet Hubble för att med dessa bilder pussla ihop stjärnans kaotiska undergång.

Stjärnan var nästan tre gånger så stor som vår sol men endast cirka 500 miljoner år gammal då den kollapsade. Undergången skapade höljen av gas som expanderat ut från stjärnan och lämnat efter sig en rest i form av en vit dvärgstjärna med en densitet ungefär hälften av vår sols massa i en storlek ungefär som jorden, säger professor Orsola De Marco, huvudförfattare på tidningen, från Macquarie University's Research Center for Astronomy, Astrophysics and Astrophotonics där man kan läsa om arbetet.

" Vi blev förvånade över att vi hitta bevis på två eller tre följeslagare som förmodligen påskyndade stjärnans undergång samt ytterligare en stjärna som fastnade i interaktionen", säger hon.

Varje bild är kombinerad nära och i mitten av infrarött ljus från tre filter. Till vänster belyser Webbs bilder av södra ringnebulosan den mycket heta gas som omger de två centrala stjärnorna. Till höger spårar Webbs bild stjärnans spridda molekylära utflöden som nått längre in i kosmos. På bilden till vänster tilldelades blått och grönt Webbs nära infraröda data tagna i 1,87 och 4,05 mikron (F187N och F405N), och rött tilldelades Webbs centrala infraröda data tagna i 18 mikron (F1800W). I bilden till höger tilldelades blått och grönt Webbs nära infraröda data tagna i 2,12 och 4,7 mikron (F212N och F470N), och rött tilldelades Webbs mittinfraröda data tagna i 7,7 mikron (F770W). Upphovsman: NASA, ESA, CSA och O. De Marco (Macquarie University). Bildbehandling: J. DePasquale (STScI) För att förstå resonemanget här se denna länk där bilder finns i förklarande syfte. Se denna länk för att förstå resten av utläggningarna och bildförklaringar i inlägget.  

Astronomer samlades online och utvecklade teorier och modeller kring den mitt-infraröda bilden för att rekonstruera hur stjärnan hade utplånats.

Man frågade sig hur skapade upp till fem stjärnor södra ringnebulosan? Panel 1 visar ett bredare fält med stjärnorna 1, 2 och 5, varav den sista kretsar stjärna 1 mycket tätare än stjärna 2 gör. Panel 2 zoomar in på scenen och två andra stjärnor (3 och 4) visas i sikte; Stjärna 3 avger jetstrålar. Panel 3 visar stjärna 1 som expanderar när den åldras. Både stjärnorna 3 och 4 har skickat iväg en serie jetstrålar. I panel 4 zoomas ut för att se hur ljus och stjärnvindar karvar ut ett bubbelliknande hålrum. Stjärna 1 är omgiven av en dammig skiva. I den femte panelen interagerar stjärna 5 med den utstötta gasen och damm vilket genererar systemet med stora ringar som ses i den yttre nebulosan. Den sjätte panelen skildrar scenen som vi observerar den idag. Upphovsman: NASA, ESA, CSA, E. Wheatley (STScI)

I mitten av nebulosan lyser en extremt het central stjärna, en vit dvärg som har djort slut på sitt väte. "Den här stjärnan är liten och het, men är omgiven av kallt damm", säger Joel Kastner, teammedlem, från Rochester Institute of Technology USA. Och tillägger "Vi tror att all den gas och det stoft vi ser kastas ut överallt måste ha kommit från den där stjärnan, men den kastades i mycket specifika riktningar från de medföljande stjärnorna."

Det finns också en serie spiralstrukturer som rör sig ut från mitten. Dessa koncentriska bågar skulle skapas när en följeslagare kretsar kring den centrala stjärnan medan den förlorar massa. Ytterligare en stjärna syns längre ut på bilden.

Genom att titta på en tredimensionell rekonstruktion av data såg teamet också par av utskjutningar som kan uppstå när astronomiska objekt matar ut materia i jetstrålar. Dessa är oregelbundna och skjuter ut i olika riktningar, vilket möjligen innebär en trippelstjärneinteraktion i mitten.

 

De Marco säger. "Vi drog först slutsatsen att det fanns en nära följeslagare på grund av den dammiga skivan runt den centrala stjärnan, den ytterligare partnern som skapade bågarna och den superlånga följeslagaren som du kan se på bilden. När vi väl såg jetstrålarna visste vi att det måste finnas en annan stjärna eller till och med två inblandade i mitten, så vi tror att det finns en eller två mycket närliggande följeslagare, ytterligare en på medelavstånd och en mycket långt borta. Om så är fallet finns det fyra eller till och med fem stjärnor inblandade i denna händelse.

Artikeln om arbetet publicerades i dagarna i Nature Astronomy.

Bild vikipedia på Ringnebulosan NGC3132 tagen av Hubbleteleskopet.