Ο σιδερένιος πυρήνας του νεφελώματος του δακτυλίου:Οι αστρονόμοι ανακαλύπτουν απροσδόκητη δομή

Το πλήρες σχήμα του νεφελώματος του δακτυλίου. Πίστωση:Wikimedia Commons

Το νεφέλωμα του δακτυλίου είναι ένα φωτεινό κέλυφος αερίου στον αστερισμό της Λύρας. Χρησιμεύει από καιρό ως παράδειγμα βιβλίου για το πώς αστέρια παρόμοια με τον Ήλιο ρίχνουν τα εξωτερικά στρώματά τους στο τέλος της ζωής τους. Είναι επίσης ίσως ένα από τα πιο λατρεμένα νεφελώματα από τους λάτρεις του διαστήματος, καθώς και από ερασιτέχνες και επαγγελματίες αστρονόμους.

Τώρα έχει εκπλήξει τους επιστήμονες με κάτι εντελώς απροσδόκητο:μια τεράστια ράβδος ατόμων σιδήρου που διαπερνά το κέντρο της.

Η ανακάλυψη προέρχεται από μια ευρωπαϊκή ομάδα αστρονόμων που χρησιμοποιούν ένα νέο όργανο στο τηλεσκόπιο William Herschel στην Ισπανία. Κρυμμένη σε κοινή θέα, με εκτιμώμενη μάζα συγκρίσιμη με τον Άρη, η δομή του σιδήρου εκτείνεται σε μια περιοχή εκατοντάδες φορές ευρύτερη από την τροχιά του Πλούτωνα. Κανείς δεν ξέρει πώς έφτασε εκεί.

«Όταν επεξεργαστήκαμε τα δεδομένα και περιηγηθήκαμε στις εικόνες, ένα πράγμα φάνηκε τόσο ξεκάθαρο όσο τίποτα άλλο—αυτή η μέχρι τώρα άγνωστη «μπάρα» ιονισμένων ατόμων σιδήρου, στη μέση του γνωστού και εικονικού δακτυλίου», δήλωσε ο Roger Wesson, αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο του Κάρντιφ και στο University College του Λονδίνου, σε μια δήλωση.

Τα ευρήματα δημοσιεύτηκαν στο Monthly Notices of the Royal Astronomical Society .

Μια νέα προοπτική

Ο νέος χημικός χάρτης του νεφελώματος, που δείχνει τις τεράστιες εναποθέσεις σιδήρου στο «μάτι» του νεφελώματος. Πίστωση:UCL/WEAVE

Το νεφέλωμα του δακτυλίου, γνωστό και ως Messier 57, βρίσκεται περίπου 2.000 έτη φωτός από τη Γη. Είναι ένα πλανητικό νεφέλωμα - ένα παραπλανητικό όνομα που χρονολογείται από τον 18ο αιώνα - που σχηματίστηκε όταν ένα αστέρι σαν τον Ήλιο τελείωσε από πυρηνικό καύσιμο και έριξε απαλά τα εξωτερικά του στρώματα στο διάστημα. Αυτό που παραμένει στο κέντρο είναι ένας λευκός νάνος, ο πυκνός πυρήνας του πρώην αστεριού.

Οι αστρονόμοι έχουν μελετήσει το νεφέλωμα του δακτυλίου για δεκαετίες χρησιμοποιώντας πολλά τηλεσκόπια, συμπεριλαμβανομένου του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble και, πιο πρόσφατα, του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb. Αυτά τα παρατηρητήρια αποκάλυψαν περίπλοκα κοχύλια, κόμβους αερίου και λαμπερή σκόνη. Αλλά κανένας από αυτούς δεν έδειξε αυτή τη σιδερένια ράβδο.

Η διαφορά προήλθε από ένα νέο όργανο που ονομάζεται WEAVE, συντομογραφία του WHT Enhanced Area Velocity Explorer. Αντί να παίρνει ένα μόνο φάσμα από μια στενή φέτα του νεφελώματος, το WEAVE μπορεί να συλλέξει φως από εκατοντάδες σημεία σε ολόκληρο το αντικείμενο ταυτόχρονα. Το όργανο χωρίζει το φως σε χρώματα, επιτρέποντας στους αστρονόμους να χαρτογραφήσουν χημικά στοιχεία σε όλο το νεφέλωμα.

Αυτή η ικανότητα μετέτρεψε ένα οικείο αντικείμενο σε άγνωστη περιοχή.

Το σίδερο εμφανίζεται ως ένα στενό σύννεφο σαν ράβδο που διασχίζει την εσωτερική περιοχή του νεφελώματος. Εκπέμπει φως μόνο από υψηλά ιονισμένο σίδηρο—τα άτομα που λείπουν πολλά ηλεκτρόνια—ενώ άλλα στοιχεία στο νεφέλωμα δεν έχουν το ίδιο σχήμα ή κίνηση. Στα δεδομένα WEAVE, το σίδερο στέκεται μόνο του.

Η τεράστια κλίμακα του καθιστά δύσκολο να αγνοηθεί. Η ράβδος είναι περίπου 500 φορές μεγαλύτερη από την απόσταση του Πλούτωνα από τον ήλιο και η συνολική μάζα σιδήρου που ανιχνεύεται είναι συγκρίσιμη με τη μάζα του Άρη. Για σύγκριση, ο σίδηρος είναι συνήθως ένα ίχνος συστατικού στα νεφελώματα, συχνά κλειδωμένο μέσα σε κόκκους σκόνης.

Η σιδερένια ίντριγκα

Οπτική διάσπαση της σύνθεσης του νεφελώματος. Πίστωση:UCL/WEAVE

Η παρουσία τόσο ελεύθερου σιδήρου εγείρει άμεσα ερωτήματα. Στα περισσότερα πλανητικά νεφελώματα, ο σίδηρος συμπυκνώνεται γρήγορα σε στερεή σκόνη καθώς τα αστέρια που πεθαίνουν ρίχνουν τα εξωτερικά τους στρώματα, αφήνοντας λίγο ελεύθερο σίδηρο στο αέριο. Η εύρεση ατόμων σιδήρου που λάμπουν ελεύθερα στο διάστημα υποδηλώνει ότι κάτι ασυνήθιστο συνέβη εδώ.

Μια ιδέα είναι ότι η σιδερένια ράβδος διατηρεί ένα αρχείο για το πώς το ετοιμοθάνατο αστέρι απέβαλε το αέριό του. Η εκτόξευση του αστεριού θα μπορούσε να ήταν ανομοιόμορφη, σκαλίζοντας δομές που γίνονται ορατές μόνο όταν τις δει κανείς με τα κατάλληλα εργαλεία.

Μια άλλη εξήγηση δείχνει μια διαδικασία που μπορεί να έχει διαταράξει στερεό υλικό μέσα στο νεφέλωμα. Ο σίδηρος συνήθως παραμένει παγιδευμένος μέσα σε μικροσκοπικούς κόκκους σκόνης, αλλά η ζημιά σε αυτούς τους κόκκους θα μπορούσε να απελευθερώσει άτομα σιδήρου στο περιβάλλον αέριο. Οι ενδείξεις προέρχονται από υπέρυθρες εικόνες που λαμβάνονται από το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb, οι οποίες δείχνουν ότι περιοχές πλούσιες σε σίδηρο περιέχουν λιγότερη σκόνη από την αναμενόμενη.

Αυτό που κάνει αυτή την ιδέα αινιγματική είναι η έλλειψη προφανούς αιτίας. Η σκόνη συνήθως διασπάται όταν χτυπηθεί από ισχυρά κρουστικά κύματα ή όταν εκτεθεί σε εξαιρετικά ζεστό αέριο. Οι αστρονόμοι δεν βλέπουν ξεκάθαρα σημάδια κανενός από τα δύο στο Νεφέλωμα του Δακτυλίου. Το σίδερο κινείται επίσης πολύ αργά για να έχει εκτοξευθεί προς τα έξω με έναν στενό πίδακα, αφήνοντας άλυτη την προέλευσή του.

«Πρέπει οπωσδήποτε να μάθουμε περισσότερα - ιδιαίτερα εάν άλλα χημικά στοιχεία συνυπάρχουν με τον πρόσφατα ανιχνευμένο σίδηρο, καθώς αυτό θα μας έδινε πιθανώς την κατάλληλη κατηγορία μοντέλου που πρέπει να ακολουθήσουμε», δήλωσε η Τζάνετ Ντρου, αστρονόμος στο University College του Λονδίνου και συν-συγγραφέας της μελέτης. "Αυτή τη στιγμή, μας λείπουν αυτές οι σημαντικές πληροφορίες."

Η σιδερένια ράβδος επίσης δεν ευθυγραμμίζεται τέλεια με το κεντρικό αστέρι του νεφελώματος. Αντίθετα, φαίνεται πιο στενά συνδεδεμένο με το γεωμετρικό κέντρο της εσωτερικής κοιλότητας του νεφελώματος.

«Θα ήταν πολύ περίεργο αν η σιδερένια μπάρα στο Ring είναι μοναδική», πρόσθεσε ο Wesson. «Ελπίζουμε λοιπόν, καθώς παρατηρούμε και αναλύουμε περισσότερα νεφελώματα που δημιουργούνται με τον ίδιο τρόπο, θα ανακαλύψουμε περισσότερα παραδείγματα αυτού του φαινομένου, τα οποία θα μας βοηθήσουν να καταλάβουμε από πού προέρχεται ο σίδηρος.»