Обнаружение загадочной полосы из железа в туманности Кольцо ставит новые вопросы перед астрономами

В недрах одной из самых известных и изученных туманностей — Туманности Кольцо в созвездии Лиры — астрономы обнаружили необъяснимую структуру, ставящую под сомнение прежние представления о формировании подобных объектов. Европейская команда исследователей под руководством учёных из Университетского колледжа Лондона и Кардиффского университета с помощью нового спектрографа WEAVE идентифицировала внутри туманности массивную полосу, состоящую из атомов многократно ионизированного железа. Это открытие, опубликованное в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, указывает на пробелы в нашем понимании поздних этапов жизни звёзд.

Туманность Кольцо, также известная как Мессье 57, является классической планетарной туманностью — сброшенной оболочкой умирающей звезды, похожей на Солнце. На протяжении более двух столетий её структура считалась относительно понятной: яркое кольцо светящегося газа, окружающее горячий остаток ядра — белый карлик. Однако режим Большого Интегрального Полевого Блока (БИПБ) инструмента WEAVE на 4.2-метровом телескопе Уильяма Гершеля позволил получить спектры для каждой точки этого небесного объекта одновременно. При анализе этих данных проявилась чёткая, вытянутая структура, расположенная строго внутри кольца. Она не была видна на предыдущих снимках, включая детальные изображения космического телескопа «Джеймс Уэбб», поскольку состоит из свечения специфических ионов железа.

Эта железная полоса обладает колоссальными масштабами. Её длина составляет приблизительно 500 орбит Плутона, а масса заключённого в ней железа сравнима с массой Марса. Показательно, что свечение исходит от атомов железа, лишённых четырёх электронов, что указывает на экстремальные условия в этой области — высокую температуру и интенсивное ультрафиолетовое излучение центральной звезды. Примечательно, что ионы аргона, для существования которых требуются схожие условия, распределены в туманности совершенно иным, более равномерным образом. Это означает, что железо не просто рассеяно в газе, а сконцентрировано в отдельной, чётко очерченной структуре.

Происхождение полосы на данный момент является загадкой. Авторы исследования рассматривают две принципиально разные гипотезы. Первая предполагает, что полоса может быть ключом к пониманию самого процесса сброса оболочки звездой. Возможно, она отражает ранее неизвестную асимметрию или многоэтапность этого катастрофического события. Вторая, более интригующая гипотеза, связывает происхождение железа с разрушением планетарных тел. Когда звезда-прародительница расширилась до фазы красного гиганта, она могла поглотить близко обращавшиеся вокруг неё каменистые планеты или астероиды. Вещество этих тел, богатое железом, могло быть выброшено и растянуто в протяжённую дугу или полосу под действием сложного взаимодействия с звездным ветром и излучением.

Для проверки этих предположений необходимы дальнейшие наблюдения с более высоким спектральным разрешением. Ключевым вопросом является химический состав полосы: присутствуют ли в ней вместе с железом другие тяжёлые элементы, такие как кремний или магний, что было бы характерно для вещества каменистой планеты, или же железо относительно чистое, что могло бы указывать на особые процессы нуклеосинтеза и выброса в недрах умирающей звезды. Команда уже работает над последующим исследованием.

Открытие демонстрирует, что даже в, казалось бы, хорошо изученных объектах могут скрываться неожиданные структуры, требующие пересмотра теоретических моделей. Как отмечает ведущий автор работы Роджер Уэссон, было бы крайне удивительно, если бы такая железная полоса оказалась уникальной для Туманности Кольцо. Планируемый обзор многих планетарных туманностей в Млечном Пути с помощью WEAVE может выявить подобные аномалии и в других местах, что поможет астрономам понять, является ли это редким феноменом или стандартным, но ранее не наблюдавшимся этапом звёздной эволюции. Это открытие служит ярким напоминанием о том, что Вселенная продолжает предлагать новые загадки, даже когда мы смотрим на, казалось бы, знакомые картины.