Széteső bolygó utolsó nyomai a Gyűrű-köd (M57) kellős közepén?! – Fröhlich Viktória

Egy friss kutatásban egy eleddig ismeretlen, rejtélyes szerkezetet azonosítottak a kutatók a minden amatőrcsillagász által jól ismert M57 Gyűrű-köd (NGC 6720) közepén. A felfedezést tevő csapatot a University College London (UCL) és a Cardiff University csillagászai vezettek. Leírásuk szerint az M57 közepén egy vasból álló, rúd alakú felhő található, mely éppen belefér a köd elliptikus, belső tartományába. A csoport becslése szerint a „vasrúd” hossza nagyjából a Plútó Nap körüli pályájának 500-szorosának felel meg, a benne lévő vasatomok össztömege pedig a Mars tömegéhez mérhető!

1. ábra: A Gyűrű-köd RGB-képe, amely négy WEAVE/LIFU emissziós vonalas képből készült. A fényes külső gyűrűt három különböző oxigénion által kibocsátott fény alkotja ([O I], [O II], [O III]), míg a középen áthúzódó „rúd” négyszeresen ionizált vasatomok ([Fe V]) plazmájának emissziója miatt látható. A képen észak felül, kelet balra van. A kép az égen 120 × 110 ívmásodperc méretű, ami a Gyűrű-köd 787 parszek távolságánál 95 000 × 87 000 csillagászati egységnek (CSE) megfelelő fizikai méretet jelent. Forrás: UCL
1. ábra: A Gyűrű-köd RGB-képe, amely négy WEAVE/LIFU emissziós vonalas képből készült. A fényes külső gyűrűt három különböző oxigénion által kibocsátott fény alkotja ([O I], [O II], [O III]), míg a középen áthúzódó „rúd” négyszeresen ionizált vasatomok ([Fe V]) plazmájának emissziója miatt látható. A képen észak felül, kelet balra van. A kép az égen 120 × 110 ívmásodperc méretű, ami a Gyűrű-köd 787 parszek távolságánál 95 000 × 87 000 csillagászati egységnek (CSE) megfelelő fizikai méretet jelent. Forrás: UCL
Amikor egy, a Naphoz hasonló csillag kifogy a hidrogén-üzemanyagból, felfúvódik, vörös óriássá válik, és ledobja külső rétegeit; amik a csillag maradványától távolodva fénylő héjat alkotnak. Ezt nevezzük planetáris ködnek. A visszamaradó csillagmag fehér törpévé válik: bár már nem éget üzemanyagot, mégis tovább sugároz, miközben több milliárd év alatt lassan kihűl. A Gyűrű-köd egy nagyjából 2600 fényév (787 parszek) távolságban található planetáris köd, amely mintegy 4000 éve keletkezett. A planetáris köd kidobódása visszajuttatja a csillagban létrejött anyagot a csillagközi térbe, és a Világegyetem szén- és nitrogénkészletének jelentős részét adja – ezek a földi élet alapvető építőkövei. Így keletkezett tehát a Gyűrű-köd is, amelyet először 1779-ben figyeltek meg a Lant (Lyra) csillagkép irányában.A tanulmány szerzői a vasfelhőt felfedő méréseket a WEAVE nevű új műszerrel és annak Large Integral Field Unit (LIFU) üzemmódjával végezték el. A WEAVE-t a 4,2 méteres William Herschel Telescope-ra szerelték fel. A LIFU egy több száz optikai szálból álló egység, aminek köszönhetően a kutatók a köd teljes kiterjedésében, pontról pontra tudtak spektrumokat felvenni (vagyis a fényt hullámhosszak szerint szétválasztani). Így nemcsak képeket tudnak előállítani, hanem azt is meg tudják mondani, hogy a köd különböző részein milyen a kémiai összetétel.

2. ábra: A Gyűrű-köd nyolc egyedi WEAVE LIFU emissziós vonalas képének összeállítása. Az egyes panelek színezése az emisszió fényességét követi: a barnásvörös a legerősebb, majd sárgán és zöldön át a kék jelzi a leghalványabb emissziót. Észak felül, kelet balra van. Az 1. ábrában összevont négy emissziós vonalas kép külön-külön a felső sorban látható. Az alsó sorban hidrogén, nitrogén, szén és argon emissziója látható. Érdemes megfigyelni, mennyire eltérően néz ki a négyszeresen ionizált vasatomok emissziója (bal felső panel) a négyszeresen ionizált argonatomok emissziójához (jobb alsó panel) képest – pedig az argon- és vasionok általában ugyanabban a térfogatban jelennek meg, mivel kialakulásuk azonos fizikai feltételeket igényel. Forrás: UCLfizikai méretet jelent. Forrás: UCL
2. ábra: A Gyűrű-köd nyolc egyedi WEAVE LIFU emissziós vonalas képének összeállítása. Az egyes panelek színezése az emisszió fényességét követi: a barnásvörös a legerősebb, majd sárgán és zöldön át a kék jelzi a leghalványabb emissziót. Észak felül, kelet balra van. Az 1. ábrában összevont négy emissziós vonalas kép külön-külön a felső sorban látható. Az alsó sorban hidrogén, nitrogén, szén és argon emissziója látható. Érdemes megfigyelni, mennyire eltérően néz ki a négyszeresen ionizált vasatomok emissziója (bal felső panel) a négyszeresen ionizált argonatomok emissziójához (jobb alsó panel) képest – pedig az argon- és vasionok általában ugyanabban a térfogatban jelennek meg, mivel kialakulásuk azonos fizikai feltételeket igényel. Forrás: UCLfizikai méretet jelent. Forrás: UCL

A tanulmány szerzői szerint egyelőre nem világos, hogyan keletkezhetett a vasból álló, különös alakú felhő. Két fő lehetőséget vetnek fel:

  1. a jelenség új részleteket árul el arról, hogyan zajlott a csillag anyagkidobási folyamata, amely létrehozta a ködöt;
  2. izgalmasabb lehetőségnek tűnik, hogy a vasfelhő egy olyan plazmaív is lehet, amely egy kőzetbolygó elpárolgásából származik. Ehhez az kell, hogy a bolygó a csillag korábbi felfúvódása során belesodródjon annak plazmájába.

A szerzők kiemelik, hogy további, részletesebb megfigyelésekre van szükség, például annak kiderítésére, hogy más kémiai elemek is együtt jelen vannak-e a frissen azonosított vassal – ez segítene eldönteni, melyik magyarázó modell a valószínűbb. A csapat ezért nagyobb spektrális felbontású WEAVE/LIFU méréseket tervez.

A WEAVE műszert a következő öt évben nyolc nagy felmérési programban is bevetik majd, a közeli fehér törpéktől a nagyon távoli galaxisokig sokféle célponttal. A program egyik ága számos további ionizált ködöt is vizsgál az északi Tejútrendszerben, és a kutatók szerint meglepő lenne, ha a Gyűrű-ködben látott vasrúd teljesen egyedülálló jelenség volna.

Forrás: University College London, illetve:

https://ras.ac.uk/news-and-press/research-highlights/mysterious-iron-bar-discovered-famous-nebula

R. Wesson és munkatársai „WEAVE imaging spectroscopy of NGC 6720: an iron bar in the Ring” című cikke megjelent a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society folyóiratban. 
DOI: 10.1093/mnras/staf2139.

További képek az M57-ről a James Webb Űrtávcsővel:

https://www.ucl.ac.uk/news/2023/aug/second-james-webb-image-ring-nebula-hints-dying-stars-companion

https://www.cardiff.ac.uk/news/view/2739414-astronomers-spy-structures-that-no-previous-telescope-could-detect-in-new-images-of-dying-star