Kozmični metulj razkriva skrivnosti nastanka Zemlji podobnih planetov

Astronomi so s pomočjo vesoljskega teleskopa James Webb in mreže ALMA odkrili nove podrobnosti o nastanku planetov v eni najbolj znanih planetarnih meglic v naši galaksiji. Analiza meglice Metulj (NGC 6302), oddaljene približno 3400 svetlobnih let v ozvezdju Škorpijona, je pokazala dokaze o procesih, ki bi lahko osvetlili, kako so nastali svetovi, podobni Zemlji. Odkritje je bilo objavljeno v reviji Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Slika, ki združuje infrardeče podatke teleskopa James Webb z opazovanji mreže ALMA v Čilu, prikazuje torus v obliki krofa in medsebojno povezane mehurčke plina okoli osrednje zvezde meglice. Mehurčki, vidni v rdečem odtenku, so osvetljeni s helijem in neonom, v nasprotnih smereh pa se širijo curki, ki sledijo emisijam ioniziranega železa.

Kozmični prah, ki ga raziskovalci opisujejo kot drobne delce mineralov in organskih snovi, se pojavlja v dveh oblikah – amorfni, podobni saj, in kristalni, ki spominja na drobne dragulje. V jedru meglice Metulj so znanstveniki uspeli zabeležiti obe obliki.

„Znanstveniki že leta razpravljajo o tem, kako nastaja kozmični prah v vesolju. Zdaj pa imamo s pomočjo zmogljivega teleskopa James Webb morda končno jasnejšo sliko,“ je dejala vodilna raziskovalka dr. Mikako Matsuura z Univerze v Cardiffu.

Dodala je, da je ekipa v enem samem objektu videla „tako hladne drage kamne, ki so nastali v mirnih, dolgotrajnih območjih, kot ognjeno umazanijo, nastalo v silovitih, hitro premikajočih se delih vesolja“. To je po njenih besedah pomemben korak k razumevanju, kako se osnovni materiali za gradnjo planetov združujejo.

Izjemno vroča zvezda in prašni torus

Osrednja zvezda meglice Metulj velja za eno najtoplejših zvezd v planetarni meglici v naši galaksiji. Njena temperatura presega 220.000 Kelvinov. Čeprav ta „žareči motor“ napaja sij meglice, ima ključno vlogo tudi torus prašnega plina, ki obdaja zvezdo.

Novi Webbovi podatki so pokazali, da je ta torus sestavljen iz kristalnih silikatov, kot je kremen, ter nepravilno oblikovanih prašnih zrn, ki dosegajo velikost milijoninke metra. Po mnenju raziskovalcev to kaže, da prah v torusu raste že dolgo časa.

Zunaj torusa je struktura večplastna: ioni, ki za nastanek potrebujejo največ energije, so blizu središča, medtem ko se šibkejši nahajajo bolj proti obrobju. Posebej zanimiva sta železo in nikelj, saj sledita curkom plina, ki iz zvezde bruhata v nasprotnih smereh.

Ameriški kemiki ustvarili novo spojino za učinkovitejše raketno gorivo

Molekule, povezane z življenjem

Ekipa je v meglici odkrila tudi prisotnost policikličnih aromatskih ogljikovodikov (PAH). Gre za molekule na osnovi ogljika, ki tvorijo obročaste strukture in so na Zemlji znane iz dima ognjev ali izpušnih plinov.

„To je morda prvi dokaz o nastanku PAH v planetarni meglici, bogati s kisikom,“ so zapisali raziskovalci. Odkritje ponuja nov vpogled v procese, ki bi lahko bili povezani z gradniki življenja.

Meglica Metulj – lepota in izmuzljivost

NGC 6302 je ena najbolje preučenih meglic v naši galaksiji. Planetarne meglice nastanejo, ko zvezde podobne Soncu ob koncu življenja izgubijo večino svoje mase. Ta faza traja le približno 20.000 let, zato so meglice redke in cenjene tarče astronomskih raziskav.

Meglica Metulj je bipolarna, kar pomeni, da ima dva režnja, ki se raztezata v nasprotnih smereh in spominjata na krila metulja. Prašni torus, ki zakriva osrednjo zvezdo, tvori „telo“ metulja in daje meglici njen značilen videz.

Kljub imenu planetarne meglice niso povezane s planeti. Termin sega v čas pred več stoletji, ko so astronomi te okrogle oblike zamenjevali za planete. Meglica Metulj je dokaz, da so te strukture lahko izjemno kompleksne in nenavadnih oblik.

Webb in ALMA – vpogled v globino

Nova Webbova slika je povečala središče meglice in njen torus, kar je omogočilo do zdaj neviden vpogled v njeno strukturo. Uporabljen je bil instrument MIRI, ki združuje kamero in spektrograf ter omogoča hkratno zajemanje slik pri različnih valovnih dolžinah.

Raziskovalci so poleg podatkov Jamesa Webba uporabili še informacije iz mreže ALMA. Tako so uspeli identificirati skoraj 200 spektralnih črt, ki razkrivajo kemično sestavo meglice. Prav s tem jim je uspelo določiti natančno lokacijo osrednje zvezde, ki segreva prej neviden oblak prahu.

Lokacija te zvezde je bila do zdaj nejasna, saj je bila pri optičnih opazovanjih zakrita s prahom. Webbova infrardeča občutljivost je omogočila, da so astronomi prvič zanesljivo zaznali njen topel oblak prahu.

Rezultati raziskave ponujajo redko priložnost za razumevanje, kako v vesolju nastajajo osnovne sestavine planetov. Kot je dejala dr. Matsuura: „To odkritje je velik korak naprej pri razumevanju, kako se osnovni materiali planetov sestavljajo.“

Znanstveniki poudarjajo, da gre za enega najjasnejših primerov, kako kozmični prah in molekule, povezane z življenjem, nastajajo v dinamičnih okoljih planetarnih meglic. Meglica Metulj tako ne razkriva le čudovitih podob, ampak tudi vpogled v začetke planetov, podobnih Zemlji.

Miha D. Kovač

Foto: Tri podobe meglice Metulj: optični in bližnji infrardeči pogled teleskopa Hubble (levo in sredina) ter najnovejša slika Webb/ALMA (desno). [Foto: ESA/Webb, NASA in CSA, M. Matsuura, J. Kastner, K. Noll, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), N. Hirano, J. Kastner, M. Zamani (ESA/Webb).]

Objava Kozmični metulj razkriva skrivnosti nastanka Zemlji podobnih planetov je bila najprej objavljena na Portal24.