Wetenschap
Bekijk de Zuidelijke Ringnevel in 3D
Planetaire nevels zijn enkele van de meest verbluffende visuele verschijnselen van de natuur. De naam is verwarrend omdat het de overblijfselen zijn van sterren en geen planeten. Maar dat doet niets af aan hun status als objecten van boeiende schoonheid en intens wetenschappelijk onderzoek.
Zoals alle planetaire nevels is de Zuidelijke Ringnevel het overblijfsel van een ster zoals onze zon. Naarmate deze sterren ouder worden, zullen ze uiteindelijk rode reuzen worden, die uitzetten en gaslagen de ruimte in werpen. Uiteindelijk wordt de rode reus een witte dwerg, een stellair overblijfsel verstoken van fusie dat alle resterende thermische energie uitstraalt zonder ooit meer te genereren. De witte dwerg verlicht de eerder uitgestoten gasgranaten en wij kunnen van de show genieten.
Toen de langverwachte JWST beelden begon te leveren, was de Zuidelijke Ringnevel (NGC 3132) een van zijn eerste doelen. Het was een van de vijf objecten die deel uitmaakten van de eerste wetenschappelijke resultaten van de telescoop. De beelden van de JWST onthulden iets verrassends aan NGC 3132:het heeft twee sterren. De witte dwerg bevindt zich in het centrum van NGC 3132 en zijn metgezel bevindt zich op een afstand van 40 tot 60 AU, ongeveer dezelfde afstand als Pluto van de zon.
Onderzoekers wilden meer weten over de structuur van de Zuidelijke Ringnevel. De JWST werkt in het infrarood en kan warme waterstof in de nevel in beeld brengen. Maar om een completer beeld van de nevel te krijgen, wendde een team onderzoekers van het Rochester Institute of Technology (RIT) zich tot de Submillimeter Array (SMA). De SMA kan het koelere CO (koolmonoxide) in de nevel waarnemen, buiten het bereik van de JWST. Het detecteerde de aanwezigheid van CO en mat de snelheid ervan en de snelheden van andere moleculen.
Het onderzoek is gepubliceerd in The Astrophysical Journal getiteld "Het moleculaire exoskelet van de ringachtige planetaire nevel NGC 3132." Professor Joel Kastner van de RIT School of Physics and Astronomy is de hoofdauteur.
Uit de nieuwe waarnemingen blijkt dat het grootste deel van het waterstofgas in de nevel zich in een grote uitdijende ring bevindt en dat een tweede uitdijende ring bijna loodrecht op de eerste staat.
"JWST liet ons de waterstofmoleculen zien en hoe ze zich in de lucht opstapelen, terwijl de Submillimeter Array ons de koolmonoxide laat zien die kouder is dan je op de JWST-afbeelding niet kunt zien", legt Kastner uit.
‘Dankzij de extra snelheidsdimensie van de radiogolflengtewaarnemingen van de array kunnen we de nevel effectief in 3D zien. Toen we de hele nevel in 3D begonnen om te draaien, zagen we meteen dat het echt een ring was, en toen waren we verbaasd toen we zagen er was nog een ring," zei Kastner.
‘Verrassend genoeg laten de gegevens verder zien dat de nevel ook een tweede, stofrijke moleculaire ring lijkt te herbergen (Ring 2), gedetecteerd tijdens (stof)absorptie, in emissielijnen met lage excitatie, in H2 , en (nu) in 12 CO(2–1) – dat bijna loodrecht op Ring 1 lijkt te staan", leggen de auteurs uit in hun gepubliceerde onderzoek.
De ringen zijn ten opzichte van elkaar verschoven, wat verklaart waarom de 3D-weergave de tweede beter zichtbaar maakte. Het team koppelde hun waarnemingen aan een geometrisch model dat hellingen van 45° voor Ring 1 en 78° voor Ring 2 liet zien.
Waarom heeft de Zuidelijke Ringnevel twee verschoven ringen?
De auteurs zeggen dat we vanaf een pool een bipolaire nevel hebben gezien, gevormd door de aanwezigheid van een tweede ster. Er zijn veel bipolaire nevels, waaronder bekende zoals de Vlindernevel.
De aanwezigheid van een tweede ster heeft de vorm van NGC 3132 echter gecompliceerd. "We suggereren dat deze schijnbare structuur met twee ringen het overblijfsel kan zijn van een ellipsvormige moleculaire envelop van AGB-ejecta die grotendeels is verspreid door een reeks snelvuur maar verkeerd uitgelijnde gecollimeerde uitstromen of jets", leggen de auteurs uit in hun onderzoek. ‘Een dergelijk scenario zou consistent zijn met de hypothese dat de massaverliezende AGB-voorloper van NGC 3132 lid was van een interagerend drievoudig sterrensysteem.’
Het zou consistent zijn, maar de auteurs zeggen dat er geen manier is om te concluderen dat er een derde ster betrokken was bij het huidige onderzoek. "Gedetailleerde simulaties van de dynamische effecten van dergelijke omvallende straalsystemen met meerdere sterren op de moleculaire enveloppen van AGB zijn nodig om dit speculatieve scenario voor de vorming van het moleculaire exoskelet van NGC 3132 te testen", leggen de auteurs uit.
De aanwezigheid van al dat moleculaire gas in de nevel verraste wetenschappers. De intense UV-straling van de witte dwerg zou de koolmonoxide en de moleculaire waterstof moeten afbreken. Maar dat is niet het geval.
"Waar komen de koolstof, de zuurstof en de stikstof in het universum vandaan?" zei Kastner. "We zien dat het wordt gegenereerd in de zonachtige sterren die stervende zijn, zoals de ster die net is gestorven en de Zuidelijke Ring heeft gecreëerd. Veel van dat moleculaire gas zou in planetaire atmosferen terecht kunnen komen en atmosferen kunnen leven mogelijk maken." P>