Najchłodniejsze miejsce w Kosmosie oczyma ALMA

Widziana oczyma teleskopów ALMA Mgławica Bumerang, znana jako najchłodniejsze miejsce w Kosmosie, ujawnia swój ciekawy kształt. Widoczna w tle, niebieska struktura, zaobserwowana teleskopem Hubble'a, wykazuje obecność dwóch lobów połączonych dużo węższym obszarem centralnym. Możliwości obserwacyjne ALMA ujawniły nam ten obłok molekularny jako wydłużony, czerwonawy kształt. Źródło: Bill Saxton; NRAO/AUI/NSF; NASA/Hubble; Raghvendra Saha

Astronomowie uważniej przyjrzeli się Mgławicy Bumerang. Dzięki temu wiemy więcej o jej własnościach fizycznych i kształcie. Mgławica to najchłodniejsze miejsce w znanym nam Wszechświecie – ma temperaturę około –272° Celsjusza, przez co jest zimniejsza nawet od mikrofalowego promieniowania tła. Przy wykorzystaniu interferometru ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) naukowcy uzyskali całkiem nowy obraz tego ciekawego obiektu, który przypomina kształtem wizerunek ducha.

Ta sama mgławica w teleskopach naziemnych jawiła się nam dotychczas jako zagięta pętla – stąd też jej pierwotna nazwa. Późniejsze obserwacje wykonane Teleskopem Hubble'a pokazały, że ma ona bardziej złożoną, łukowatą strukturę. Tymczasem najnowsze dane z teleskopów ALMA dowodzą, że to wciąż tylko część tego, co znajduje się tam naprawdę – a widoczne w mgławicy dwa loby mogą być jedynie pozorne, niczym złudzenie optyczne. Według naukowców to, co dawniej wyglądało jak podwójne loby, jest w rzeczywistości bardziej szeroką, pojedynczą strukturą, która bardzo szybko ekspanduje w przestrzeni.

Mgławica Bumerang jest od nas odległa o jakieś 5 000 lat świetlnych i leży w gwiazdozbiorze Centaura. To dosyć młody przykład obiektu z rodziny mgławic planetarnych. Wbrew swej nazwie stanowią one końcowe stadia życia gwiazd podobnych do naszego Słońca. Powstają, gdy gwiazdom tym kończy się paliwo i zaczynają one odrzucać swe zewnętrzne, wypalone już warstwy. Wówczas w miejscu dawnej gwiazdy pozostaje biały karzeł - nowa, słaba gwiazda emitująca promieniowanie w ultrafiolecie i tym samym podgrzewająca otaczający ją gaz nowo powstałej mgławicy. Gaz ten wyświeca następnie pochłoniętą energię w licznych, barwnych liniach emisyjnych lub absorpcyjnych.

Bumerang to tak zwana mgławica preplanetarna, reprezentująca ten etap w życiu gwiazdy, gdy nie jest ona jeszcze w stanie wysyłać w Kosmos silnego światła ultrafioletowego. Wówczas mgławica może być obserwowana jedynie dzięki ziarnom kosmicznego pyłu, odbijającym promieniowanie gwiazd. W tym szczególnym przypadku wypływ gazu z centralnej gwiazdy jest bardzo szybki, co powoduje jego znaczne schładzanie się. To proces nieco podobny do zasady działania lodówki – tak właśnie wykorzystywany jest w niej rozprężający się gaz, który szybko produkuje zimno. Skąd jednak wiadomo, że gaz z mgławicy Bumerang jest aż tak bardzo chodny? Wszystko dzięki obserwacjom spektroskopowym. Możemy zaobserwować jego absorpcję mikrofalowego promieniowania tła, które samo w sobie ma już bardzo niską temperaturę rzędu –271° C.

A co z niezwykłym wyglądem mgławicy? Wiele takich mgławic planetarnych wykazuje charakterystyczną podwójną strukturę. To prawdopodobnie wynik obecności w nich strumieni szybko poruszającego się gazu, który jest wyrzucany po obu stronach wzdłuż osi obrotu gwiazdy. Takie kosmiczne dżety tworzą następnie dziury w otaczającej ją chmurze gazu, który został odrzucony przez gwiazdę już wcześniej, gdy była ona jeszcze w stadium czerwonego olbrzyma.

Nowe, dokładne jak nigdy wcześniej obserwacje wykonane przez teleskopy  ALMA potwierdzają te założenia. Zbadanie rozkładu molekuł tlenku węgla, które święcą jasno właśnie na częstotliwościach milimetrowych, dało nam jeszcze wyraźniejszy obraz podwójnej struktury zaobserwowanej przez Hubble'a, ale obecny jedynie w wewnętrznych rejonach mgławicy. W jej bardziej zewnętrznych partiach zaobserwowano natomiast bardziej wydłużone obłoki gazu. Nowe badania wskazują także na to, że najbardziej zewnętrze obrzeża mgławicy zaczynają się nieco ogrzewać, choć ciągle są nieznacznie chłodniejsze od mikrofalowego promieniowania tła. Może to być związane z odkrytym jeszcze przez Einsteina efektem fotoelektrycznym, w którym kwant światła absorbowany jest przez pewną substancję, która następnie re-emituje energię w formie elektronów.

Cały artykuł: ALMA Observations of the Coldest Place in the Universe: The Boomerang Nebula



Źródło: Elżbieta Kuligowska | Źródło: astronomy.com

Liczba odsłon: 2216