Последният „дъх“ на умиращите звезди представлява една от най-красивите галактически гледки. Той се нарича планетарна мъглявина – облаци от звезден материал, изхвърлен в космическото пространство, докато червените гиганти навлизат в своята последна фаза от своя живот. Умиращата звезда отделя външните си пластове, които са осветени отвътре от горещото и открито ядро.

Тези облаци са сложни и великолепни – с вълни като на мандали, със странни дискове и дори струи, наподобяващи крила. Разнообразните им и впечатляващи форми изглеждат странни на фона на доста стандартната и строга форма на предшестващите ги звездите.

„Слънцето, което в края на краищата ще се превърне в червен гигант, е кръгло – досущ като билярдна топка. Затова се зачудихме как една звезда може да създаде тези разнообразни форми“, коментира астрономът Лен Десин от Льовенския католически университет в Белгия.

Сега, благодарение на подробни наблюдения и хидродинамични симулации, учените откриха как планетарните мъглявини се сдобиват с тези форми – посредством гравитационни взаимодействия със съпътстващите ги двойни звезди, както и с по-големи планети като Юпитер, които са преживели бурната смърт на своята звезда.

Първоначално екипът не е проучвал планетарните мъглявини. Фокусът на учените е бил малко по-ранен стадий от живота на звездата, наречен асимптотичен клон на гигантите (AGB). Това е моментът, в който червеният гигант се намира в последните етапи от своята еволюция – преди фазата на планетарната мъглявина. Тогава около звездата бушуват силни ветрове, които разпръскват газа и прахта.

Червените гиганти са звезди от ниските спектрални класове с висока светимост, образуващи се в късен етап от звездната еволюция. Маста им е обикновено между 0,3 и 8 M☉, а температурата им е около 5000 K. Един ден нашето Слънце ще се превърне именно в червен гигант – ще се издуе до такава степен, че ще погълне Меркурий, Венера и вероятно дори Земята, преди ядрото му да рухне и да се образува в миниатюрно бяло джудже, сияещо ярко с остатъчната си топлина.

Ето защо начинът, по който тези звезди умират, е особено интригуващ за астрономите. За изненада на международния екип, ръководен от Десин, до този момент не е създадена подробна база данни за ветровете на AGB звездите. Затова те решават да създадат такава.

„Първоначално липсата на подобни детайлни наблюдателни данни ни накара да предположим, че като цяло звездните ветрове имат сферична геометрия – досущ като звездите, които обгръщат – казва астрономът Карл Готлиб от центъра за астрофизика „Харвард-Смитсониън“. – Нашите нови наблюдателни данни рисуват доста по-различна картина на индивидуалните звезди, на начина, по който живеят и умират. Днес вече разполагаме с безпрецедентен поглед на начина, по който звездите като нашето Слънце се развиват през тези последни етапи на еволюцията си.“

Източник:L. Decin, ESO/ALMA

С помощта на най-амбициозния радиотелескоп, който светът някога е виждал - Алакама - голям милиметър / субмилиметър (ALMA), екипът наблюдава няколко AGB звезди. В тези данни учените забелязват най-разнообразни структури – арки, черупки, биполярни структури, буци, спирали, форми, наподобяващи понички, и въртящи се дискове.

Тъй като радиално бушуващите ветрове са сравнително спокойни, екипът предполага, че по всяка вероятност нещо в непосредствената близост до звездите образува структурите в материала – например малка двойна звезда или гигантска планета. Нещо, което е твърде бледо, за да бъде видяно, но чието гравитационно влияние влияе пряко на материала.

След като моделират потенциалния ефект, който един подобен допълнителен обект в района би имал върху тези течения, учените установяват, че всяка една от наблюдаваните от тях структури би могла да бъде създадена от наличието на втори обект. Масата на този обект, разстоянието, на което се намира от звездата, както и ексцентричността на орбитата му – всичко това би могло да изиграе роля във формирането на разнообразните структури в тези звездни ветрове.

„Точно както лъжицата, с която разбърквате млякото в своето кафе, може да създаде спирални форми, така и един съпътстващ звездата обект засмуква материал към себе си, докато се върти около нея, и оформя звездния вятър – казва Десин. – Нашите наблюдения могат да бъдат обяснени с факта, че звездите имат спътник“.

Всички форми са изключително сходни с комплексните структури и форми, които наблюдаваме при планетарните мъглявини, което подсказва, че структурите в двата етапа имат сходни механизми на образуване. А това би могло да промени коренно начина, по който гледаме на звездната еволюция.

„Нашите открития променят много неща – казва Десин. – Тъй в миналото като сложността на звездните ветрове не е била отчитана, всички по-ранни изчисления, свързани със загубата на маса при старите звезди, вероятно е грешна с до фактор на 10.“

Откритието може да ни покаже какво би станало и когато нашето собствено Слънце умре. То, разбира се, няма бинарен спътник (което само по себе си е мистерия). Слънчевата система обаче разполага с две планети – Юпитер и Сатурн - които са достатъчно масивни, че да повлияят на потока на ветровете.

Те ще се намират достатъчно далече от обхвата на Слънцето, когато то започне да се трансформира в червени гигант, и скорошни открития показват, че тези два гиганта могат да преживеят неговата достатъчно дълго, че да създадат вълни (или арки или черупки).

Според изчисленията на учените Юпитер и може би Сатурн ще „изваят“ няколко относително слаби спирали в AGB вятъра на Слънцето.

Изследването е публикувано в Science.