Τα πλανητικά νεφελώματα είναι διαστελλόμενα κελύφη αερίων που εκτοξεύονται από αστέρια που μοιάζουν με τον Ήλιο στο τέλος της ζωής τους. Τα αστέρια που μοιάζουν με τον ήλιο περνούν το μεγαλύτερο μέρος της ζωής τους καίγοντας υδρογόνο σε ήλιο. Στο τέλος αυτής της φάσης σύντηξης υδρογόνου, αυτά τα αστέρια αυξάνουν τη διάμετρό τους κατά περίπου 100 και γίνονται «κόκκινα αστέρια γίγαντες». Στο τέλος της φάσης του κόκκινου γίγαντα, τα εξωτερικά στρώματα του αστεριού απομακρύνονται. Το εκτοξευόμενο αέριο συνεχίζει να διαστέλλεται έξω από το εναπομείναν κεντρικό αστέρι, το οποίο αργότερα εξελίσσεται σε «λευκό νάνο» όταν έχει σταματήσει κάθε πυρηνική σύντηξη. Οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι ένα πλανητικό νεφέλωμα σχηματίζεται όταν ένας γρήγορος αστρικός άνεμος που προέρχεται από το κεντρικό αστέρι πιάσει έναν πιο αργό άνεμο που παρήχθη νωρίτερα όταν το αστέρι εκτίναξε τα περισσότερα από τα εξωτερικά του στρώματα. Στο όριο μεταξύ των δύο ανέμων, συμβαίνει ένα σοκ που δημιουργεί το ορατό πυκνό κέλυφος που είναι χαρακτηριστικό των πλανητικών νεφελωμάτων. Το κέλυφος αερίου διεγείρεται και φωτίζεται από το φως που εκπέμπεται από το καυτό κεντρικό αστέρι. Το φως από το κεντρικό αστέρι είναι σε θέση να φωτίζει το πλανητικό νεφέλωμα για περίπου 10.000 χρόνια.
Τα παρατηρούμενα σχήματα των πλανητικών νεφελωμάτων είναι πολύ μπερδεμένα: τα περισσότερα από αυτά (περίπου το 80%) είναι διπολικά ή ελλειπτικά και όχι σφαιρικά συμμετρικά. Αυτή η πολυπλοκότητα έχει οδηγήσει σε όμορφες και εκπληκτικές εικόνες που λαμβάνονται με σύγχρονα τηλεσκόπια. Οι παρακάτω εικόνες συγκρίνουν πλανητικά νεφελώματα με διπολικά (αριστερά) και σφαιρικά (δεξιά) σχήματα.
Ο λόγος για τον οποίο τα περισσότερα πλανητικά νεφελώματα δεν είναι σφαιρικά δεν είναι καλά κατανοητός. Μέχρι στιγμής έχουν εξεταστεί αρκετές υποθέσεις. Ένα από αυτά προτείνει ότι τα περίεργα σχήματα των πλανητικών νεφελωμάτων μπορεί να οφείλονται σε κάποιο φυγόκεντρο φαινόμενο που προκύπτει από τη γρήγορη περιστροφή των ερυθρών γιγάντων. Μια άλλη θεωρία είναι ότι η συμμετρία του ανέμου του αστεριού μπορεί να επηρεαστεί από ένα συνοδό αστέρι. Ωστόσο, οι πιο πρόσφατες και πειστικές θεωρίες που εξηγούν τα σχήματα των νεφελωμάτων περιλαμβάνουν μαγνητικά πεδία.
Η παρουσία μαγνητικών πεδίων θα εξηγούσε όμορφα τα περίπλοκα σχήματα των πλανητικών νεφελωμάτων, καθώς η ύλη που εκτοξεύεται παγιδεύεται κατά μήκος των γραμμών του μαγνητικού πεδίου. Αυτό μπορεί να συγκριθεί με ρινίσματα σιδήρου παγιδευμένα κατά μήκος των γραμμών πεδίου ενός μαγνήτη ράβδου - μια κλασική επίδειξη στις τάξεις φυσικής του γυμνασίου. Δεδομένου ότι τα ισχυρά μαγνητικά πεδία στην επιφάνεια του άστρου ασκούν επίσης πίεση στο αέριο, η ύλη μπορεί πιο εύκολα να εγκαταλείψει το αστέρι στους μαγνητικούς πόλους όπου το μαγνητικό πεδίο είναι ισχυρότερο.
Υπάρχουν διάφοροι τρόποι με τους οποίους μπορούν να δημιουργηθούν μαγνητικά πεδία κοντά σε πλανητικά νεφελώματα. Τα μαγνητικά πεδία μπορούν να παραχθούν από ένα αστρικό δυναμό κατά τη φάση που εκτοξεύεται το νεφέλωμα. Για να υπάρχει ένα δυναμό, ο πυρήνας του αστεριού πρέπει να περιστρέφεται πιο γρήγορα από το περίβλημα (όπως συμβαίνει στον Ήλιο). Είναι επίσης πιθανό τα μαγνητικά πεδία να είναι απολιθωμένα λείψανα προηγούμενων σταδίων της αστρικής εξέλιξης. Στις περισσότερες περιπτώσεις, η ύλη στα αστέρια είναι τόσο πολύ ηλεκτρικά αγώγιμη που τα μαγνητικά πεδία μπορούν να επιβιώσουν για εκατομμύρια ή δισεκατομμύρια χρόνια. Και οι δύο μηχανισμοί, σε συνδυασμό με την αλληλεπίδραση της εκτινασσόμενης ύλης με το περιβάλλον διαστρικό αέριο, θα μπορούσαν να διαμορφώσουν τα πλανητικά νεφελώματα.
Μέχρι πρόσφατα, η ιδέα ότι τα μαγνητικά πεδία είναι ένα σημαντικό συστατικό στη διαμόρφωση των πλανητικών νεφελωμάτων ήταν ένας καθαρά θεωρητικός ισχυρισμός. Το 2002, βρέθηκαν οι πρώτες ενδείξεις για την παρουσία τέτοιων μαγνητικών πεδίων. Οι ραδιοφωνικές παρατηρήσεις αποκάλυψαν μαγνητικά πεδία σε κυκλικά αστρικά περιβλήματα γιγάντων αστεριών. Αυτοί οι περιαστρικοί φάκελοι είναι πράγματι πρόγονοι πλανητικών νεφελωμάτων. Ωστόσο, κανένα τέτοιο μαγνητικό πεδίο δεν έχει παρατηρηθεί ποτέ στα ίδια τα νεφελώματα. Για να αποκτήσουν άμεση ένδειξη της παρουσίας μαγνητικών πεδίων στα πλανητικά νεφελώματα, οι αστρονόμοι αποφάσισαν να επικεντρωθούν στα κεντρικά αστέρια, όπου θα έπρεπε να είχαν επιβιώσει τα μαγνητικά πεδία.
Αυτή η πρώτη άμεση απόδειξη έχει πλέον αποκτηθεί. Για πρώτη φορά, ο Στέφαν Τζόρνταν και η ομάδα του εντόπισαν μαγνητικά πεδία σε πολλά κεντρικά αστέρια πλανητικών νεφελωμάτων. Χρησιμοποιώντας το φασματογράφο FORS1 του τηλεσκοπίου Very Large Telescope κατηγορίας 8m (VLT, European Southern Observatory, Χιλή), μέτρησαν την πόλωση του φωτός που εκπέμπεται από τέσσερα από αυτά τα αστέρια. Οι υπογραφές πόλωσης στις φασματικές γραμμές καθιστούν δυνατό τον προσδιορισμό της έντασης των μαγνητικών πεδίων στα παρατηρούμενα αστέρια. Με την παρουσία ενός μαγνητικού πεδίου, τα άτομα αλλάζουν την ενέργειά τους με χαρακτηριστικό τρόπο. αυτό το φαινόμενο ονομάζεται φαινόμενο Zeeman και ανακαλύφθηκε το 1896 από τον Pieter Zeeman στο Leiden (Ολλανδία). Εάν αυτά τα άτομα απορροφούν ή εκπέμπουν φως, το φως γίνεται πολωμένο. Αυτό καθιστά δυνατό τον προσδιορισμό της ισχύος του μαγνητικού πεδίου μετρώντας την ένταση της πόλωσης. Αυτές οι υπογραφές πόλωσης είναι συνήθως πολύ αδύναμες. Τέτοιες μετρήσεις απαιτούν δεδομένα πολύ υψηλής ποιότητας που μπορούν να ληφθούν μόνο με τη χρήση τηλεσκοπίων κατηγορίας 8 μέτρων όπως το VLT.
Τέσσερα κεντρικά αστέρια πλανητικών νεφελωμάτων παρατηρήθηκαν από την ομάδα και σε όλα βρέθηκαν μαγνητικά πεδία. Αυτά τα τέσσερα αστέρια επιλέχθηκαν επειδή τα σχετιζόμενα πλανητικά νεφελώματα τους (ονομάζονται NGC 1360, HBDS1, EGB 5 και Abell 36) είναι όλα μη σφαιρικά. Επομένως, εάν η υπόθεση του μαγνητικού πεδίου για την εξήγηση των σχημάτων των πλανητικών νεφελωμάτων είναι σωστή, αυτά τα αστέρια θα πρέπει να έχουν ισχυρά μαγνητικά πεδία. Αυτά τα νέα αποτελέσματα δείχνουν ότι είναι πράγματι έτσι: η ισχύς των ανιχνευόμενων μαγνητικών πεδίων κυμαίνεται από 1000 έως 3000 Gauss, δηλαδή περίπου χίλιες φορές την ένταση του παγκόσμιου μαγνητικού πεδίου του Ήλιου.
Αυτές οι νέες παρατηρήσεις που δημοσιεύθηκαν από τον Stefan Jordan και τους συνεργάτες του υποστηρίζουν την υπόθεση ότι τα μαγνητικά πεδία παίζουν σημαντικό ρόλο στη διαμόρφωση των πλανητικών νεφελωμάτων. Η ομάδα σχεδιάζει τώρα να ψάξει για μαγνητικά πεδία στα κεντρικά αστέρια των σφαιρικών πλανητικών νεφελωμάτων. Τέτοια αστέρια θα πρέπει να έχουν ασθενέστερα μαγνητικά πεδία από αυτά που μόλις εντοπίστηκαν. Αυτές οι μελλοντικές παρατηρήσεις θα επιτρέψουν στους αστρονόμους να ποσοτικοποιήσουν καλύτερα τη συσχέτιση μεταξύ των μαγνητικών πεδίων και των παράξενων σχημάτων των πλανητικών νεφελωμάτων.
Τα τελευταία χρόνια, οι πολωσιμετρικές παρατηρήσεις με το VLT οδήγησαν στην ανακάλυψη μαγνητικών πεδίων σε μεγάλο αριθμό αστρικών αντικειμένων στα τελευταία στάδια της εξέλιξης. Εκτός από τη βελτίωση της κατανόησης αυτών των όμορφων πλανητικών νεφελωμάτων, η ανίχνευση αυτών των μαγνητικών πεδίων επιτρέπει στην επιστήμη να κάνει ένα βήμα προς τα εμπρός προς την αποσαφήνιση της σχέσης μεταξύ μαγνητικών πεδίων και αστρικής φυσικής.
Αρχική πηγή: Αστροβιολογική ιστορία της NASA
