Smocze Jajo - dla ciebie piękne zdjęcie kosmosu, dla astronomów zagadka do rozwiązania

Przypuszczam, że mało kto zainteresował się astronomią jedynie obserwując wykresy i niekończące się ciągi liczb. Owszem, praktyczne zastosowania astronomii, na przykład te związane z nawigacją lub lotami kosmicznymi, są same w sobie zachęcające i w tym przypadku nie trzeba nic więcej, ale w przypadku obiektów głębokiego kosmosu zwykle najpierw rodzi się fascynacja tym co widać na zdjęciach (lub co można sobie zwizualizować w głowie, bo astronom musi być człowiekiem z wyobraźnią), a potem zaczynamy się zastanawiać co to wszystko oznacza. Pomijam tu samodzielne obserwacje, bo to jeszcze inny aspekt zainteresowania tą nauką.

Gdy już dotrzemy do etapu, że nie tylko rozumiemy jak zwodnicze potrafią być kolory i wygląd dalekich galaktyk i mgławic, pojmiemy, że nie da się wyobrazić jakie kolory rzeczywiste mają zdjęcia z teleskopów takich jak Webb, bo nasza percepcja nie jest do takiego wyzwania przygotowana, zaczniemy rozumieć co oznaczają różne kolory i kształty na zdjęciach, powoli wkroczymy w świat rozważań nad istotą rzeczy widocznej na zdjęciu.

Przykładem takiego problemu zdjęcie i jego historia, jest fotografia obiektu HD148937, który w świetle widzialnym wygląda dokładnie tak jak na zdjęciu powyżej. Co to jest? Dlaczego otacza go mgławica odkryta już przez Herschela w 1834 r., a której elementy figurują dziś w katalogu NGC pod numerami 6164 i 6165, a potocznie nazywa się je Smoczym jajem? Odpowiedzi na te pytania poznali wreszcie astronomowie z ESO (Europejskie Obserwatorium Południowe).

HD148937, czyli niezgodność wieku gwiazd i otaczającej je mgławicy

Obiekt, który znamy jako HD148937 kiedyś opisywano jako jedną gwiazdę widoczną w gwiazdozbiorze Węgielnicy (na niebie południowym). Gwiazdę o typie widmowym O, czyli bardzo gorącą, której masa przekracza kilkadziesiąt mas Słońca, a która wyróżnia się bardzo silnym polem magnetycznym.

HD 148937 oraz NGC 6164 i NGC 6165 (pośrodku zdjęcia) na szerokim ujęciu z przeglądu DSS2. Potoczna nazwa tego układu to Smocze Jajo. (fot: ESO/DSS2 David De Martin)

W rzeczywistości to dwie gwiazdy, w odległości 3800 lat świetlnych od Ziemi, z których jedna ma około 3-4 milionów lat, a druga jest co najmniej 1,5 miliona (czyli prawie dwa razy) młodsza. Te gwiazdy otoczone są mgławicą, co jest bardzo rzadkie. Dlatego Abigail Frost, kierowniczka programu badań, które rozwikłały zagadkę tego układu, zainteresowała się nim - „Mgławica otaczająca dwie masywne gwiazdy to rzadkość, a to oznacza, że coś niezwykłego musiało wydarzyć się w tym systemie. Dane jedynie podkręciły naszą ekscytację.”.

Tym co nie dawało spać astronomom były trzy kwestie. Dwie gwiazdy różniące się wiekiem, gdy powinny być jak bliźniaczki, choć mogą mieć różne masy. Tylko jedna z tych dwóch gwiazd jest magnetyczna - to również było zagadką, a także to jak to pole powstało. I w końcu to co sprawia, że układ tak pięknie prezentuje się na zdjęciu - kolory wskazują, że mgławica obfituje w azot, węgiel i tlen, czyli pierwiastki, które znajdują się we wnętrzach gwiazd po ich uformowaniu, a nie w otoczeniu.

Wyjaśnienie tajemnicy Smoczego Jaja

By stało się to możliwe konieczne było zebranie obserwacji z wielu lat, także tych archiwalnych. To dane z instrumentów PIONIER, GRAVITY, które wykorzystały połączoną siłę teleskopów VLT jako VLTI (interferometr łączący potencjał czterech teleskopów, by pracowały jak jeden duży), a także dane ze spektroskopu FERROS w obserwatorium ESO La Silla, znajdującym się na południe od obserwatorium ESO Paranal.

Historia systemu HD148937. Najpierw mamy trzy gwiazdy, potem dwie się zlewają w gwałtowny sposób, następnie wyrzucona zostaje materia, która ostatecznie tworzy obserwowaną mgławicę. (fot: ESO/L. Calçada, VPHAS+, CASU)

W efekcie udało się odtworzyć historię układu. Jak się okazuje wcześniej był to układ trzech gwiazd (co nie jest wcale tak rzadkim zjawiskiem) i w pewnym momencie dwie z nich znalazły się tak blisko, że zlały się w jedną. Taki proces jest znany astronomom, sprawia że gwiazda zyskuje niejako nowe życie. Staje się młodsza dla obserwatora, ale jednocześnie podczas łączenia część materii zostaje wyrzucona i tworzy mgławicę, taką jaką obserwujemy.

Wyjaśniono też kwestię pola magnetycznego. Masywne gwiazdy nie są w stanie utrzymać długo takiego pola, tak jak to ma miejsce w przypadku Słońca. Ale wspomniane odświeżenie gwiazd poprzez zlanie, na pewien czas przywraca stan początkowy, gdy takie pole było silne. Poniżej cała historia układu w postaci animacji.

Obejrzyj w

I tak wygląda astronomia obserwacyjna. Miłośnicy emocjonują się barwami na zdjęciach, interesują ich czasem też detale, bo nawet zdjęcia kosmosu mają swoją historię, a astronomowie dociekają dlaczego jest tak a nie inaczej. Czasem techniki prowadzące do wyjaśnienia zagadnienia znajdują zastosowanie w codziennym życiu. Mogą to być algorytmy przetwarzania obrazu, metody analizy danych spektroskopowych, czy też wnioski dotyczące zjawisk, z których istnienia lub wzajemnych związków wcześniej nie zdawaliśmy sobie sprawy.

Źródło: ESO, inf. własna