Kłębiąca się para niemal symetrycznych pętli pyłu i gazu oznacza agonię starożytnego czerwonego olbrzyma, uchwycona przez Gemini South, połowę Międzynarodowego Obserwatorium Gemini, obsługiwanego przez NSF NOIRLab. Powstała w ten sposób struktura, przypominająca stary angielski dzbanek, to rzadko spotykana dwubiegunowa mgławica refleksyjna. Dowody sugerują, że obiekt ten powstał w wyniku interakcji między umierającym czerwonym olbrzymem a obecnie poszarpaną gwiazdą towarzyszącą.
Świecąca mgławica IC 2220, nazywana Mgławicą Toby Jug ze względu na swoje podobieństwo do starego angielskiego naczynia do picia, jest rzadkim znaleziskiem astronomicznym. Ta mgławica refleksyjna, znajdująca się w odległości około 1200 lat świetlnych w kierunku gwiazdozbioru Kila (Carina), jest dwupłatowym, czyli dwubiegunowym obłokiem gazu i pyłu, utworzonym i oświetlonym przez czerwonego olbrzyma w jej centrum. Ta faza końca życia czerwonych olbrzymów jest stosunkowo krótka, a formujące się wokół nich struktury niebieskie są rzadkie, co sprawia, że Mgławica Toby Jug jest doskonałym studium przypadku ewolucji gwiazd.
To zdjęcie, wykonane przez teleskop Gemini South, będący połową Międzynarodowego Obserwatorium Gemini, obsługiwanego przez NSF NOIRLab, przedstawia wspaniałą, niemal symetryczną, podwójnie zapętloną strukturę Mgławicy Toby Jug oraz świecące gwiezdne serce. Cechy te są unikalne dla czerwonych olbrzymów przechodzących ze starzejących się gwiazd w mgławice planetarne [1] i tym samym oferują astronomom cenny wgląd w ewolucję gwiazd o masie od małej do średniej, które zbliżają się do końca swojego życia, a także w struktury kosmiczne, które tworzą.
W sercu Mgławicy Toby Jug znajduje się jej przodek, czerwony olbrzym HR3126. Czerwone olbrzymy powstają, gdy gwiazda spala wodór w swoim jądrze. Bez zewnętrznej siły fuzji gwiazda zaczyna się kurczyć. Podnosi to temperaturę rdzenia i powoduje, że gwiazda pęcznieje do 400 razy w stosunku do pierwotnego rozmiaru. Chociaż HR3126 jest znacznie młodszy od naszego Słońca – ma zaledwie 50 milionów lat w porównaniu do 4,6 miliarda lat Słońca – jest pięć razy masywniejszy. Pozwoliło to gwieździe spalić zapas wodoru i stać się czerwonym olbrzymem znacznie szybciej niż Słońce.
Gdy HR 3126 pęczniał, jego atmosfera rozszerzyła się i zaczęła zrzucać zewnętrzne warstwy. Wyrzucona gwiezdna materia rozpłynęła się w otaczającym ją obszarze, tworząc wspaniałą strukturę gazu i pyłu, która odbija światło gwiazdy centralnej. Szczegółowe badania mgławicy Toby Jug w świetle podczerwonym wykazały, że dwutlenek krzemu (krzemionka) jest najbardziej prawdopodobnym związkiem odbijającym światło HR3126.
Astronomowie wysuwają teorię, że dwubiegunowe struktury podobne do tych obserwowanych w Mgławicy Toby Jug są wynikiem interakcji między centralnym czerwonym olbrzymem a podwójną gwiazdą towarzyszącą. Jednak wcześniejsze obserwacje nie wykazały takiego towarzysza HR3126. Zamiast tego astronomowie zaobserwowali niezwykle zwarty dysk materii wokół gwiazdy centralnej. To odkrycie sugeruje, że dawny podwójny towarzysz został prawdopodobnie rozdrobniony na dysk, co mogło wywołać formowanie się otaczającej mgławicy.
Za około pięć miliardów lat, kiedy nasze Słońce wyczerpie zapasy wodoru, ono również stanie się czerwonym olbrzymem i ostatecznie przekształci się w mgławicę planetarną. W bardzo odległej przyszłości wszystko, co pozostanie z naszego Układu Słonecznego, będzie mgławicą tak żywą jak Mgławica Toby Jug z powoli stygnącym Słońcem w jej sercu.
Obraz został przetworzony przez zespół ds. komunikacji, edukacji i zaangażowania NOIRLab w ramach programu NOIRLab Legacy Imaging. Obserwacje zostały wykonane za pomocą Gemini South na Cerro Pachón w Chile przy użyciu jednego z podwójnych spektrografów Gemini Multi-Object Spectrographs (GMOS). Chociaż spektrografy są zaprojektowane do rozszczepiania światła na różne długości fal do badań, spektrografy GMOS mają również potężne możliwości obrazowania, jak pokazano na tym wyjątkowym zdjęciu Mgławicy Toby Jug.
Więcej informacji
[1] Określenie „mgławice planetarne” jest mylące; nie są związane z planetami. Termin ten został prawdopodobnie po raz pierwszy użyty w latach osiemdziesiątych XVIII wieku przez astronoma Williama Herschela, który zauważył ich pozornie okrągły, przypominający planetę kształt, obserwowany przez wczesne teleskopy.