Wiadomo, że wielkie gwiazdy w ostatnim etapie swojego cyklu życiowego mogą zamienić się w widowiskowe supernowe, a mniejsze w mgławice planetarne – kolorowe, świecące obłoki gazu i pyłu. Do niedawna uważano że mgławice te mają kształt w przybliżeniu sferyczny, jednak jak pokazują najnowsze obserwacje, często emitują one biegunowe dżety złożone z gazu i pyłu. Pojawia się pytanie, jak gwiazdy, będące kulami, tworzą obiekty w tak oczywisty sposób niesferyczne.

Odpowiedzi udzielają w swoim artykule, opublikowanym na łamach Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, profesor Uniwersytetu Rochester Eric Blackman i jego student. Ich zdaniem do takiego efektu mogą doprowadzić tylko silnie oddziałujące ze sobą gwiazdy w układzie podwójnym lub też gwiazda i masywna planeta.

Gdy w małych gwiazdach kończy się wodór, zaczynają rosnąć, wchodząc na wykresie Hertzsprunga-Russella w obszar AGB (asymptotycznej gałęzi olbrzymów). Gwiazda przebywa tam do 100 tys. lat. W tym czasie niektóre z tych gwiazd stają się niesferycznymi mgławicami protoplanetarnymi.

Aby uformowały się dżety, coś musi zaburzyć symetrię sferyczną gwiazdy. Blackman twierdzi, że wynika to z zasysania materii w układzie podwójnym z jednego ciała na drugie, co prowadzi do powstania dysku akrecyjnego. Istnieje jednak kilka możliwości powstania takiego dysku akrecyjnego, a właściwą z nich trudno wybrać, jako że centralne częsci gwiazd AGB, gdzie formują się dyski, są zdecydowanie za małe do bezpośrednich obserwacji teleskopowych. Blackman i jego student, Scott Lucchini, chcieli określić, czy układ podwójny powinien być rozdzielony i słabo oddziałujący, czy też wręcz przeciwnie.

Studiując dżety, Blackman i Lucchini powiązali pęd i energię kinetyczną materii akreowanej przez dysk z tymi parametrami dla dżetów. Opadając na gwiazdę w procesie akrecji, materia traci swoją energię potencjalną grawitacji, która jest przekształcana w energię kinetyczną dżetów. Lucchini i Blackman określili minimalną moc i szybkość przepływu masy w procesie akrecji, które mogłyby doprowadzić do powstania dżetów o zaobserwowanych właściwościach. Po porównaniu otrzymanych wartości z modelami, zauważyli że tylko dwa typy akrecji spełniają zadane warunki – te powiązane z najsilniej oddziałującymi układami podwójnymi. W pierwszym typie, “wypełnionej powierzchni Roche'a”, składniki układu są tak blisko siebie, że atmosfera gwiazdy AGB zostaje zassana do dysku akrecyjnego. W drugim typie, “wspólnej otoczki”, składniki są tak blisko, że posiadają jedną, “wspólną” atmosferę. W tym przypadku dysk może powstać zarówno wokół gwiazdy AGB, jak i wokół drugiego składnika.

Nazwa “mgławica planetarna”, została wymyślona przez Williama Herschela, który zaobserwowawszy taką mgławicę jako pierwszy w latach '80 XVII wieku i sądził, że są to nowo formujące się planety gazowe. Dzisiaj wiemy już, że są one końcowym etapem życia gwiazd o niewielkiej masie i z planetami mogą mieć coś wspólnego tylko w przypadku gdy w omówionym przypadku akrecji jednym ze składników jest duża planeta. Mgławice planetarne i protoplanetarne różnią się rodzajem wysyłanego przez nie światła. Dżety wyrzucane przez mgławice protoplanetarne są silne i składają się z gazu i pyłu, który odbija światło gorętszego jądra. W przypadku mgławic planetarnych, uważanych za późniejsze stadia ewolucji mgławic protoplanetarnych, słabsze dżety świecą same z siebie, dzięki jonizacji ich atomów przez promieniowanie jądra.

Autor

Mikołaj Mroszczak
Mikołaj Mroszczak