Звезды, не обладающие достаточной массой, чтобы превратиться во взрывающиеся сверхновые, заканчивают свою жизнь, унося большую часть своей массы невзрывным, но сильным звездным ветром. Осталось только горячее звездное ядро в виде белого карлика; остальная часть звезды рассеивается в межзвездной среде, обогащая ее химически переработанными элементами, такими как углерод, который содержится во всех живых организмах на Земле.
Эти элементы были приготовлены в звездной печи в течение жизни звезды, охватывающей миллиарды лет. Высокоэнергетическое излучение горячего белого карлика заставляет выдуваемый газ светиться в течение короткого периода времени, и в результате получается один из самых красочных и красивых астрономических объектов: планетарная туманность.
Сложная история потери массы
События, которые приводят к формированию планетарной туманности, развиваются в две фазы, которые, в конце концов, создают структуру, состоящую из более плотной внутренней области - самой планетарной туманности - и внешнего более слабого гало, состоящего из ионизированного звездного ветер. В совокупности выдувание этого материала осуществляется за относительно короткое, по астрономическим меркам, время, и планетарная туманность видна лишь в течение нескольких тысяч лет. По этой причине не так много таких объектов доступно для изучения.
Внешние ореолы планетарных туманностей слабы и трудны для изучения, но они могут предоставить массу информации о физических свойствах последней стадии потери массы умирающей звезды. Хотя в теоретическом понимании как звездной эволюции, так и потери массы наблюдается прогресс, детали наблюдений, в частности, последней фазы процесса потери массы, остаются неясными. Классические астрономические спектрографы и другие приборы способны изучать лишь несколько точек таких слабых и протяженных объектов, что делает анализ этих гало чрезвычайно громоздкой, а то и невозможной задачей.
На помощь приходит спектроскопия интегрального поля
Благодаря новому методу спектроскопии интегрального поля можно получить сотни спектров на относительно большом участке неба, и это открывает новые перспективы для анализа протяженных объектов, таких как планетарные туманности. Обсерватория Калар-Альто имеет один из лучших в мире спектрографов интегрального поля, PMAS (Потсдамский многоапертурный спектрофотометр), прикрепленный к 3,5-метровому телескопу.
В исследовательской статье, которая была только что опубликована в журнале Astronomy and Astrophysics, исследовательская группа из Астрофизического института в Потсдаме под руководством К. Сандина использовала PMAS для изучения двумерной структуры выбранной набор из пяти планетарных туманностей в нашей Галактике: туманность Голубой Снежок (NGC 7662), M2-2, IC 3568, Мигающая планетарная туманность (NGC 6826) и туманность Сова (NGC 3587).
Обнаружены ореолы планетарных туманностей
Для четырех из этих объектов исследовательская группа получила температурную структуру, простирающуюся от центральной звезды до гало, и обнаружила, что в трех случаях температура резко возрастает во внутреннем гало. Согласно Сандину, «появление таких горячих ореолов можно легко объяснить как переходное явление, возникающее при ионизации ореола». Другим замечательным результатом этого исследования является то, что впервые стало возможным измерить историю потери массы при окончательной эволюции звезд, породивших планетарные туманности. Сандин говорит, что «по сравнению с другими методами, которые измеряют скорость потери массы, наши оценки сделаны непосредственно на газовой составляющей звездного ветра». Результаты позволяют сделать важные выводы о том, как масса теряется со временем, и исследователи обнаружили, что «скорость потери массы увеличивается примерно в 4-7 раз в течение последних, скажем, 10 000 лет потери массы».
Исследовательская группа планирует продолжить это исследование последних фаз эволюции маломассивных звезд и наблюдать планетарные туманности в Магеллановых Облаках. Как утверждают авторы, «с теоретической точки зрения результаты наших исследований должны стать перспективной основой для дальнейшего совершенствования моделей звездных ветров."