De Hubble-ruimtetelescoop van NASA/ESA demonstreert zijn volledige scala aan beeldvormingsmogelijkheden met twee nieuwe afbeeldingen van planetaire nevels. De afbeeldingen tonen twee nabijgelegen jonge planetaire nevels, NGC 6302, genaamd de Vlindernevel, en NGC 7027. Beide behoren tot de stoffigste planetaire nevels die we kennen en beide bevatten ongewoon grote gasmassa's, wat hen een interessant paar maakte om parallel door een team van onderzoekers te worden bestudeerd.

Als kernfusiemotoren, de meeste sterren leven honderden miljoenen tot miljarden jaren rustig. Maar tegen het einde van hun leven kunnen ze in gekke zweefmolens veranderen, granaten en stralen heet gas afblazen. Astronomen hebben Hubble gebruikt om zulk waanzinnig vuurwerk in deze twee planetaire nevels te ontleden. De onderzoekers hebben ongekende niveaus van complexiteit en snelle veranderingen gevonden in de jets en gasbellen die van de sterren in het midden van elke nevel schieten. Hubble laat de onderzoekers nu samenkomen om inzicht te krijgen in de mechanismen die aan deze chaos ten grondslag liggen.

De Hubble-ruimtetelescoop heeft deze objecten eerder in beeld gebracht, maar niet voor vele jaren en nooit eerder met het Wide Field Camera 3-instrument over zijn volledige golflengtebereik, waarbij waarnemingen worden gedaan in bijna-ultraviolet tot bijna-infrarood licht. "Deze nieuwe Hubble-waarnemingen met meerdere golflengten bieden het meest uitgebreide beeld tot nu toe van beide spectaculaire nevels, " zei Joel Kastner van het Rochester Institute of Technology, Rochester, New York, leider van de nieuwe studie. "Terwijl ik de resulterende afbeeldingen aan het downloaden was, Ik voelde me als een kind in een snoepwinkel."

De nieuwe Hubble-afbeeldingen laten in levendig detail zien hoe beide nevels zichzelf uit elkaar splitsen op extreem korte tijdschalen, waardoor astronomen veranderingen in de afgelopen paar decennia kunnen zien. Vooral, Hubble's brede weergaven van meerdere golflengten van elke nevel helpen de onderzoekers om de geschiedenis van schokgolven erin te traceren. Dergelijke schokken worden meestal gegenereerd als ze vers, snelle stellaire winden slaan in en vegen langzamer uitzettend gas en stof op dat door de ster in zijn recente verleden is uitgestoten, het genereren van bubbelachtige holtes met goed gedefinieerde wanden.

Onderzoekers vermoeden dat in het hart van elke nevel twee sterren om elkaar heen cirkelen. Het bewijs voor zo'n centraal "dynamisch duo" komt van de bizarre vormen van deze nevels. Elk heeft een geknepen, stoffige taille en polaire lobben of uitstroom, evenals andere, complexere symmetrische patronen.

Een leidende theorie voor het genereren van dergelijke structuren in planetaire nevels is dat de massaverliezende ster een van de twee sterren in een dubbelstersysteem is. De twee sterren draaien dicht genoeg om elkaar heen om uiteindelijk met elkaar in wisselwerking te staan, het produceren van een gasschijf rond een of beide sterren. De schijf lanceert vervolgens jets die polair gerichte lobben van uitstromend gas opblazen.

Een ander, verwant, populaire hypothese is dat de kleinere ster van het paar kan versmelten met zijn opgeblazen, sneller evoluerende stellaire metgezel. Deze zeer kortstondige "gemeenschappelijke envelop" dubbelsterconfiguratie kan ook wiebelende stralen genereren, vormen de kenmerkende bipolaire uitstromen die vaak worden gezien in planetaire nevels. Echter, de verdachte begeleidende sterren in deze planetaire nevels zijn niet direct waargenomen. Onderzoekers suggereren dat dit kan zijn omdat deze metgezellen naast, of zijn al ingeslikt door, veel grotere en helderdere rode reuzensterren.

NGC 6302, algemeen bekend als de Vlindernevel, vertoont een duidelijk S-vormig patroon dat op de afbeelding in roodoranje te zien is. Stel je een gazonsproeier voor die wild ronddraait, twee S-vormige stromen weggooien. In dit geval is het geen water in de lucht, maar gas dat met hoge snelheid wordt uitgeblazen door een ster. En de "S" verschijnt alleen wanneer deze wordt vastgelegd door het Hubble-camerafilter dat nabij-infrarode emissie van enkelvoudig geïoniseerde ijzeratomen vastlegt. Deze ijzeremissie is indicatief voor energetische botsingen tussen zowel langzame als snelle wind, die het meest wordt waargenomen in actieve galactische kernen en supernovaresten.

"Dit wordt zeer zelden gezien in planetaire nevels, ", legt teamlid Bruce Balick van de Universiteit van Washington in Seattle uit. "Belangrijk is dat het ijzeremissiebeeld laat zien dat snel, winden buiten de as dringen diep door in de nevel als tsunami's, het uitwissen van voormalige bosjes in hun paden en het verlaten van alleen lange staarten van puin."

De bijbehorende afbeelding van NGC 7027, die lijkt op een juweelbug, geeft aan dat het langzaam zijn massa in stilte had weggepuft, sferisch symmetrische of misschien spiraalvormige patronen eeuwenlang - tot relatief recent. "Er is onlangs iets misgegaan in het centrum, het produceren van een nieuw klaverbladpatroon, met kogels van materiaal die in specifieke richtingen schieten, ', legt Kastner uit.

De krant van het team, "Eerste resultaten van een panchromatische HST / WFC3-beeldvormingsstudie van jongeren, Snel evoluerende planetaire nevels NGC 7027 en NGC 6302" werd op 15 juni 2020 gepubliceerd in het tijdschrift sterrenstelsels .