Обнаружение железного стержня в туманности Кольцо пересматривает модели эволюции звезд

Астрономы, исследуя Кольцевую туманность, известную как Мессье 57 (M57) и расположенную на расстоянии около 2300 световых лет в созвездии Лиры, обнаружили внутреннюю структуру, которая ставит под сомнение существующие модели конечных стадий звездной жизни. Исследователи подтвердили наличие аномального газового «бара», состоящего исключительно из высокоионизированного железа, который пересекает эллиптическое ядро туманности. Это открытие, опубликованное в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, указывает на более сложную внутреннюю архитектуру остатков звезд, чем предполагалось ранее.

Туманность Кольцо, впервые каталогизированная Шарлем Мессье в 1779 году, представляет собой расширяющуюся оболочку газа, выброшенную звездой малой массы на завершающем этапе ее эволюции — процессом, который ожидает Солнечную систему через миллиарды лет. Для идентификации этой ранее неуловимой особенности команда использовала прибор WEAVE (WHT Enhanced Area Velocity Explorer) на 4,2-метровом телескопе Уильяма Гершеля (WHT) на острове Ла-Пальма, Испания. Режим Large Integral Field Unit (LIFU) этого спектрографа позволил одновременно захватить спектры по всей площади туманности, что обеспечило обнаружение слабого сигнала железа, ускользавшего от внимания в течение десятилетий исследований.

Международная группа, возглавляемая астрономом Роджером Уэссоном из UCL, установила, что протяженность этого железного бара составляет примерно 500 диаметров орбиты Плутона в афелии, а общая масса железа в нем сопоставима с массой планеты Марс. Прибор WEAVE, начавший научные съемки в режиме LIFU в октябре 2023 года, является ключевым элементом модернизации WHT, управляемого Isaac Newton Group. Структура железа расположена внутри внутреннего эллиптического слоя туманности, что было верифицировано путем сопоставления карт эмиссии железа с данными, полученными с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба.

Ученые обнаружили, что железное образование совпадает с темными областями, богатыми пылью и водородом, что наводит на мысль о том, что разрушение пыли могло высвободить ранее захваченные атомы железа. Линейная форма этой полосы совершенно нетипична для звездного взрыва, который, как ожидается, будет иметь приблизительно сферическую симметрию. Кроме того, звезда-предок не была достаточно массивной, чтобы, согласно текущим моделям звездной эволюции, произвести такое значительное количество железа, которое обычно образуется в ядрах массивных звезд, взрывающихся как сверхновые. Крайне высокие условия, необходимые для ионизации железа до такой степени, остаются предметом научного спора, поскольку другие элементы не формируют аналогичных структур.

Одно из интригующих предположений, которое рассматривает команда, включая профессора Джанет Дрю из UCL, заключается в том, что этот бар может быть остатком каменистой планеты, разрушенной умирающей звездой в фазе красного гиганта. Если эта гипотеза подтвердится, это предоставит беспрецедентные сведения о судьбе планетных систем вокруг угасающих звезд. Планетарные туманности в целом играют важную роль в химической эволюции галактик, обогащая межзвездную среду тяжелыми элементами. Авторы исследования планируют провести последующие наблюдения с более высоким спектральным разрешением, чтобы окончательно определить происхождение этой особенности. Подтверждение существования массивного, высокоионизированного железного бара накладывает критические новые ограничения на симуляции процессов звездной смерти.