Ta piękna mgławica to pozostałość po kosmicznej katastrofie: układ trzech ciał zamienił się w układ podwójny

W tym artykule:

1. Tajemnicze gwiazdy, tajemnicza mgławica
2. Niezwykła kosmiczna katastrofa
3. Pole magnetyczne gwiazdy
4. Niedawna kosmiczna fuzja

Samotna gwiazda – taka jak nasze Słońce – to nieczęsty widok w kosmosie. Gwiazdy chętnie tworzą układy podwójne, składające się z podobnych obiektów. Układ podwójny HD 148937 jest wyjątkiem. Jedna z gwiazd wchodzących w jego skład jest dużo młodsza od drugiej. Na dodatek oba te słońca otacza piękna mgławica – rozpościerające się szeroko obłoki pyłów i gazów.

Najnowsze dane zebrane przez naukowców z Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO) przynoszą niespodziankę. Układ podwójny HD 148937 to pozostałość po kosmicznej katastrofie. Kiedyś w tym miejscu istniały co najmniej trzy gwiazdy (trochę jak w książce i serialu „Problem trzech ciał”). Dwie zderzyły się ze sobą i połączyły, a malownicza mgławica jest pozostałością po tym zdarzeniu.

Tajemnicze gwiazdy, tajemnicza mgławica

Opisany we wczorajszym numerze prestiżowego czasopisma naukowego „Science” układ podwójny znajduje się w południowym gwiazdozbiorze Węgielnicy. Od Ziemi dzieli go 3800 lat świetlnych. Obie tamtejsze gwiazdy są bardziej masywne od Słońca. Mają zaskakujące cechy. Jedna jest cięższa i aż o 1,5 mln lat młodsza od drugiej. – To nie ma sensu, ponieważ powinny się uformować w tym samym czasie – mówi Abigail Frost, astronomka z ESO i główna autorka pracy.

Kolejną zagadkę stanowi otaczająca gwiazdy mgławica (jej techniczne oznaczenie to NGC 6164/6165). Ma tylko 7500 tys. lat, czyli jest setki razy młodsza od obu słońc. Naukowcy wykryli w niej duże ilości azotu, węgla i tlenu. Te pierwiastki zazwyczaj astronomowie znajdują wewnątrz gwiazd, a nie na zewnątrz. By je uwolnić, w układzie musiało dojść do jakiegoś gwałtownego zdarzenia.

Niezwykła kosmiczna katastrofa

Co nim było? – Uważamy, że ten system pierwotnie składał się przynajmniej z trzech gwiazd – mówi Hugues Sana z belgijskiego KU Leuven, współautor pracy. – Dwie z nich znajdowały się blisko siebie, podczas gdy trzecia była od nich znacznie oddalona – opowiada naukowiec.

W pewnym momencie dwie bliskie gwiazdy gwałtownie się ze sobą zderzyły. W rezultacie powstała „odmłodzona” gwiazda o masie między 50 a 60 mas Słońca. Pozostała część materiału została wyrzucona w przestrzeń kosmiczną, gdzie utworzyła mgławicę. Odległa gwiazda zmieniła orbitę i utworzyła z nowo powstałym słońcem widoczny dzisiaj układ podwójny.

Pole magnetyczne gwiazdy

Taki scenariusz wyjaśnia jeszcze jedną zagadkową cechę HD 148937. Jedna z jego gwiazd – ta młodsza i cięższa – ma silne pole magnetyczne, a druga nie. Gwiazdy takie jak Słońce wytwarzają pole magnetyczne na skutek konwekcji. Tworząca je plazma – gorący, silnie zjonizowany gaz – cały czas porusza się, działając niczym dynamo. W masywnych gwiazdach – osiem i więcej razy cięższych od Słońca – taki proces nie zachodzi. A jednak 7 proc. z nich ma pola magnetyczne. Dlaczego?

To pytanie przez długi czas stanowiło astronomiczną zagadkę. Historia układu HD 148937 stanowi jej możliwe wyjaśnienie. Masywna gwiazda może zacząć generować pole magnetyczne na skutek fuzji. Zebrane dane o układzie HD 148937 to pierwszy bezpośredni dowód potwierdzający taką hipotezę.

Niedawna kosmiczna fuzja

Co ciekawe, by taki scenariusz był możliwy, do fuzji musiało dojść stosunkowo niedawno. – Magnetyzm masywnych gwiazd nie utrzymuje się długo w porównaniu z długością ich życia – mówi Abigail Frost. – To wskazuje, że zaobserwowaliśmy to rzadkie zjawisko wkrótce po tym, jak zaistniało – dodaje astronomka.

By odkryć, co się zdarzyło w układzie HD 148937, naukowcy przeanalizowanie dane gromadzone przez dziewięć lat. Zebrano je z użyciem instrumentów Interferometru Bardzo Dużego Teleskopu (Very Large Telescope Interferometer, VLTI) pracującego w Chile, na pustyni Atakama. ESO buduje tam obecnie Ekstremalnie Wielki Teleskop. Może on w przyszłości posłużyć do dalszych obserwacji układu.

Źródła: Phys.org, Science, Space.com.