Как формируются биполярные протопланетные туманности?

Как формируются биполярные протопланетные туманности или попросту бабочки? Ответ на этот вопрос астрофизики знали только в теории, но благодаря наблюдениям за умирающей звездой из созвездия Корма прежние допущения удалось подтвердить и что более важно дополнить.

Звезда L2 Кормы (L² Puppis, HD 56096), удаленная на 200 световых лет, является ближайшим к нам красным гигантом. Все указывает на то, что жизненный цикл этого монстра приближается к своему концу. Однако во Вселенной ничто не исчезает бесследно и ничто не появляется из ниоткуда. Вещество, накопленное красным гигантом за миллиарды лет жизни, станет исходным строительным материалом для будущих планет.

биполярная протопланетная туманность

Фотография звезды L2 Puppis и активно формирующейся туманности вокруг нее, полученное на мощнейшем телескопе Европейской южной обсерватории VLT с приемником SPHERE.

Собственно, процесс формирования протопланетной туманности начался уже давно и размеры каждого «крыла бабочки», стремительно расширяющихся от центра воронок достигают уже нескольких миллиардов км. Неожиданностью для астрофизиков стали размеры плотного газо-пылевого диска, из которого формируются биполярные воронки, его внутренний (ближний) край находится значительно дальше, чем это предполагалось в теории - в 900 млн км от звезды, что немногим больше расстояния Юпитера до Солнца.

протопланетная туманность типа бабочка

Тот же объект, но фотография сделана с дополнительным теплочувствительным приемником NACO, что позволило запечатлить очертания диска вещества, отдающего материал воронкам.

В теории необходимым условием для формирования протопланетной туманности является наличие звезды-компаньона, однако поблизости с L2 Кормы такую звезду долгое время обнаружить не удавалось. Нашли ее совсем недавно, применив новый приемник SPHERE, смонтированный на Очень большом телескопе, и передовую адаптивно-оптическую технику. Искомое светило, как оказалось, составляло с L2 очень тесную бинарную систему, компоненты которой удалены друг от друга всего на 300 млн км (2 а.е.). Обнаруженная звезда, вероятно, имеет тот же спектральный класс, но более скромные размеры.

Комбинация двух факторов, наличия достаточного количества пыли и звезды-компаньона вблизи массивного умирающего светила есть важнейшим условием для образования биполярной планетарной туманности. Важнейшим, но отнюдь не достаточным! Чтобы из пылевого кокона вылетела космическая бабочка, удачно должны сложиться еще множество обстоятельств.

Происхождение подобных симметричных туманностей - одна из главных и до недавнего времени практически неразрешимых проблем астрофизики. Несмотря на то, что нам представилась беспрецедентная редчайшая возможность понаблюдать за этим процессом считай в режиме реального времени, мы до сих пор не понимаем каким образом погибающие звезды отдают в пространство накопленные в их недрах тяжелые элементы и в частности металлы, которыми как известно богаты многие планетарные системы, в том числе и наша.

Говорит ведущий автор исследования Пьер Кервелла.

Настоящим откровением, по словам ученых, стало открытие пары не очень плотных конусов вещества, по одному на «крыло». Внутри каждого конуса происходит весьма неоднозначный процесс - газ, захваченный из диска, медленно закручивается спиралью.

Мы, вероятно, нашли причины образования этих загадочных структур (каждый конус возник в следствии разных взаимодействий), но не понимаем их роли в эволюции биполярных формирований.

Евгений Мартыненко