Недавнее исследование, опубликованное в журнале Nature, зафиксировало момент, который астрономы никогда ранее не наблюдали напрямую: постепенное растворение остатков звезды, подобной Солнцу, и их включение в межзвездный газ.
Этот феномен происходит в Туманности Спирали, расположенной примерно в 650 световых годах от Земли, в созвездии Водолея.
Краткое изложение открытия
Данное открытие помогает понять конечную судьбу звезд вроде нашего Солнца. Через миллиарды лет эти светила исчерпывают водород в ядре, который служит топливом для ядерных реакций синтеза. Затем ядро сжимается, в то время как внешние слои расширяются, и звезда переходит в фазу красного гиганта.
В завершение этого процесса звезда теряет свои внешние слои, которые выбрасываются в космос, формируя планетарную туманность. Оставшееся в центре ядро превращается в белого карлика — чрезвычайно плотный объект, который больше не проводит те же реакции синтеза, что поддерживали звезду в течение ее жизни.
В Туманности Спирали исследователи смогли отследить более позднюю стадию этого цикла. Материал, выброшенный древней звездой, рассеивается по межзвездной среде, которая содержит газ и пыль между звездами. Постепенно эти остатки фрагментируются и интегрируются в эту среду.
Наблюдение было проведено в ходе испытаний MOTHRA (Модульная оптическая высокоспектральная роботизированная телефотосистема), установленной в Обсерватории Эль-Сос в Чили. Это оборудование разрабатывается для обнаружения крайне слабых газовых структур в Млечном Пути. Команда использовала Туманность Спирали в качестве цели для калибровки части инструмента.
Однако вместо получения простого эталонного изображения, исследователи обнаружили ряд дугообразных структур во внешнем гало туманности. Всего было идентифицировано 22 газовых скопления в форме дуги, полные или частичные. Эти структуры представляют собой ударные волны, возникающие, когда материал, выброшенный звездой, движется сквозь межзвездную среду. Этот процесс схож с волнами, появляющимися перед носом лодки, движущейся по воде.
Питер ван Доккум, руководитель исследования из Университета Йеля в США, заявил в сообщении: «Мы наблюдаем материал, выброшенный в конце жизни звезды, который фрагментируется и возвращается в галактику». По его словам, этот переход от остатков звезды к диффузному газу между звездами особенно трудно наблюдать.
Распределение этих структур продемонстрировало механизм трансформации. Ближе к центральной звезде дуги крупнее, тоньше и четче определены. По мере удаления они становятся меньше, более размытыми и фрагментированными, что указывает на постепенную эрозию материала и его смешивание с уже существующим газом в пространстве.
По мнению ученых, остатки туманности могут находиться в этом процессе около 10 тысяч лет после попадания в межзвездную среду. По истечении этого периода материал перестанет быть узнаваемым как часть древней звезды и станет частью галактической среды.
Дополнительная информация
Этот механизм важен, поскольку звезды не возникают из ниоткуда. Они формируются в огромных облаках газа и пыли, содержащих элементы, произведенные звездами предыдущих поколений. Когда звезда умирает, часть этого вещества возвращается в космос и может быть использована для формирования новых звезд. Наша Солнечная система является результатом этого процесса: Земля и другие планеты сформировались около 4,6 миллиарда лет назад из материала, обогащенного предшествующими Солнцу звездами. Тот же цикл повторится, когда наша звезда достигнет конца своей жизни.
Однако человечество не будет на Земле, чтобы стать свидетелем смерти Солнца. Задолго до того, как оно превратится в красного гиганта, постепенное увеличение его яркости повысит температуру планеты. Примерно через миллиард лет этот процесс может вызвать испарение океанов и сделать Землю непригодной для сложной жизни. Если цивилизация все еще будет существовать в то время, ее выживание будет зависеть от поиска новых обитаемых сред, возможно, в других звездных системах. Тем не менее, маловероятно, что Homo sapiens сохранится в прежнем виде в столь долгом временном масштабе. Биологическая эволюция или технологический прогресс могут глубоко трансформировать наших потомков задолго до конца Солнечной системы.
Примерно через пять миллиардов лет Солнце исчерпает водород в своем ядре и пройдет через последовательность, аналогичную той, что наблюдается в Туманности Спирали. Превратившись в красного гиганта, оно потеряет свои внешние слои, образовав планетарную туманность, а его ядро породит белый карлик. Таким образом, конец Солнца будет означать не просто его исчезновение; его элементы будут возвращены в Млечный Путь и, возможно, в очень далеком будущем примут участие в формировании новых звезд, планет и других небесных тел. Смерть звезды, следовательно, представляет собой начало нового космического цикла.