En planetnebula är ett av de vackraste föremålen i universum. Och ändå är de mycket viktiga, eftersom deras bearbetade element sprider sig och blandas med det interstellära mediet för att förbereda en ny generation av stjärnor. Så att studera dem är viktigt för att förstå stellar evolution. Men till skillnad från deras stjärna bröder, eftersom inga två är lika, är det svårt att effektivt välja dem ur astronomiska djuphimmelundersökningar. Tack och lov har ett forskarlag nyligen utvecklat en metod för att göra just det, och deras arbete kan öppna upp dörren för att fullständigt förstå den stora cirkeln av stjärnlivet.
Ut med ett vink
När stjärnor som vår sol äntligen sparkar hinken, gör de det inte på ett snyggt och snyggt sätt. I stället, under en miljon år eller så, vänder de sig långsamt inifrån och ut och matar ut sina yttre lager i det omgivande solsystemet. Ragged gnugg av trasig gnagg, stjärna stjärnan sina lager och lämnar bara en brinnande het kärna. Denna kärna, nu ordentligt kallad en vit dvärg, har en temperatur på cirka en miljon grader och avger rikliga mängder röntgenstrålning.
Denna strålning träffar gasen som omger den nu döda stjärnan. Denna gas är mest väte och helium, precis som allt annat i universum, men innehåller också bitar och bitar av tyngre element och molekyler som kol, syre och till och med vatten. Energierna drivs av den intensiva strålningen som sprängs av den vita dvärgen och absorberar den energin och släpper ut den i alla möjliga färgglada våglängder. Om du undrar är det exakt hur lysrör fungerar men i mycket större och mer rörliga skalor.
Med tiden kommer den vita dvärgen att svalna och inte längre kunna upprätthålla belysning av hela nebulan som omger den, vid vilken tidpunkt nebulonet försvinner ur sikten. Detta händer ungefär 10 000 år efter den första exponeringen av kärnan.
Det här är vad vi kallar en planetnebulosa (jag kommer inte in i namnet på historien eftersom det i princip inte är meningsfullt och vi kommer bara att behöva leva med det). Varje enskild planetnebulär är unik eftersom fysiken att bilda dem - från att mata ut lager på lager av ett stjärnmaterial - är så komplex att den aldrig kan upprepas exakt. Även om planetnebulor inte håller länge är de förvånansvärt vanliga eftersom stjärnorna de kommer från är själva relativt vanliga. Så slutligen ser vi dem överallt, blinkande som julprydnader på den djupa himlen.
The Circle of Stellar Life
Att hitta, kategorisera och förstå planetnebulor är kritiskt viktiga för att lindra våra astronomiska huvuden runt den fulla utvecklingen av stjärnor i en galax. Detta beror på att planetnebulor bildar materialet för nya generationer av stjärnor. Genom långsam spridning av damm och gaser i nebulorna, och ibland till och med våldsamma explosioner på grund av extrem strålning och vindar, tar materialet sig in i det interstellära utrymmet. Där blandas det och blandas med den allmänna galaktiska miljön och så småningom hittar sin väg in i ett nytt babystjärnsystem, och cykeln fortsätter.
Dessutom måste vi förstå planetnebulor eftersom de ger oss en bild av hur stjärnor som vår sol dör. I våra undersökningar ser vi alla typer av planetnebulor. Ibland ser vi vackra spiralformade strukturer eller spiralstrukturer. Ibland ser vi sfärer eller ovaler. Och ibland ser vi bara ett gäng trasiga trasor som knappt kan kalla sig en nebula. Hur dyker upp sådana komplicerade och olikartade mönster? Hur kan två stjärnor som tycks vara väldigt lika ge upphov till radikalt olika planetariska nebulosor? Vi vet inte.
Och det är inte slutet på frågorna. Hur kritiska är planetnebulor för att berika det interstellära mediet? Jämfört med säga supernova. Hur snabbt kan material spridas och hitta vägen inbäddad i någon ny generation av stjärnor?
Det här är väldigt bra frågor, alla utan några mycket bra svar
Några bra pixlar
Det rätta svaret på alla frågor som denna är vanligtvis mer data. Vi behöver en hel del observationer av många planetariska nebulosor för att försöka bygga upp en anständig statistisk databas så att vi kan börja jämföra och kontrastera på ett solid vetenskapligt sätt. Men det finns ett problem som dyker upp om vi vill börja utveckla massiva undersökningar för att plocka ut tusentals på tusentals planetnebulor på himlen. Problemet är att inga två nebulosor är lika, så det är väldigt svårt att få fram ett enkelt klassificeringsschema som plockar ut planetnebulor från några andra slumpmässiga bitar med rymd.
Ännu mer frustrerande, i omfattning och upplösning av de flesta himmelundersökningar, är planetnebulor bara några fuzzy pixlar över. Hur kan du eventuellt berätta för varandra? Det är här den nya forskningen kommer in. Ett team av astronomer utförde ett enormt antal simuleringar och simulerade observationer av planetnebulor, utöver andra källor som de kan förväxlas med som galaxer och kvasarer.
De hackade sedan upp dessa data på så många olika sätt som möjligt och såg hur planetariska nebulosor såg ut på vissa våglängder jämfört med andra. De identifierade en nyckelserie av tester som tillät dem att filtrera bort nästan alla andra föroreningar, vilket bara lämnade en befolkning av rena (fortfarande otydliga) planetnebulor. Med denna teknik kan framtida automatiserade himmelundersökningar enkelt integrera planetnebulor i sina kataloger, kanske hjälpa till att svara på några av frågorna om hur exakt säljarlivets cirkel går runt och runt i galaxen.
Läs mer: “Planetiska nebulosor och hur man hittar dem: färgidentifiering i stora bredbandsundersökningar”
