ο Νεφέλωμα Μπούμερανγκ , ένα πρωτοπλανητικό νεφέλωμα που δημιουργήθηκε από ένα ετοιμοθάνατο κόκκινο γίγαντα αστέρι (που βρίσκεται περίπου 5000 έτη φωτός από τη Γη), ήταν ένα συναρπαστικό μυστήριο για τους αστρονόμους από το 1995. Ήταν εκείνη τη στιγμή, χάρη σε μια ομάδα που χρησιμοποιούσε το πλέον παροπλισμένο 15 μέτρων Τηλεσκόπιο Submillimeter Swedish-ESO (SESTI) στη Χιλή, ότι αυτό το νεφέλωμα έγινε γνωστό ως το πιο κρύο αντικείμενο στο γνωστό Σύμπαν.
Και τώρα, πάνω από 20 χρόνια αργότερα, ίσως ξέρουμε γιατί. Σύμφωνα με μια ομάδα αστρονόμων που χρησιμοποίησαν το Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) – που βρίσκεται στην έρημο Atacama στη βόρεια Χιλή – η απάντηση μπορεί να περιλαμβάνει ένα μικρό συντροφικό αστέρι που βυθίζεται στον κόκκινο γίγαντα. Αυτή η διαδικασία θα μπορούσε να έχει εκτοξεύσει το μεγαλύτερο μέρος της ύλης του μεγαλύτερου αστεριού, δημιουργώντας μια εξαιρετικά ψυχρή εκροή αερίου και σκόνης στη διαδικασία.
Τα ευρήματα της ομάδας εμφανίστηκαν σε ένα έγγραφο με τίτλο ' Το πιο κρύο μέρος στο σύμπαν: Ανιχνεύοντας την εξαιρετικά ψυχρή εκροή και τον σκονισμένο δίσκο στο νεφέλωμα του Μπούμερανγκ », που εμφανίστηκε πρόσφατα στοAstrophysical Journal. Με επικεφαλής τον Raghvendra Sahai, έναν αστρονόμο στο Jet Propulsion Laboratory της NASA, υποστηρίζουν ότι η ταχεία διαστολή αυτού του αερίου είναι αυτή που το έχει κάνει τόσο κρύο.
Σύνθετη εικόνα του νεφελώματος Μπούμερανγκ, με παρατηρήσεις ALMA (πορτοκαλί) που δείχνουν την εκροή σε σχήμα κλεψύδρας πάνω από μια εικόνα από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble (μπλε). Πίστωση: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); NASA/ESA Hubble; NRAO/AUI/NSF
Αρχικά ανακαλύφθηκε το 1980 από μια ομάδα αστρονόμων χρησιμοποιώντας το Αγγλοαυστραλιανό τηλεσκόπιο στο Παρατηρητήριο Siding Spring , το μυστήριο αυτού του νεφελώματος έγινε φανερό όταν οι αστρονόμοι παρατήρησαν ότι φαινόταν να απορροφά το φως του Κοσμικό υπόβαθρο μικροκυμάτων (CMB). Αυτή η ακτινοβολία υποβάθρου, η οποία είναι η ενέργεια που απομένει από τη Μεγάλη Έκρηξη, παρέχει τη φυσική θερμοκρασία υποβάθρου του διαστήματος – 2,725 K (–270,4 °C, -454,7 °F).
Για να απορροφήσει το Νεφέλωμα Μπούμερανγκ αυτή την ακτινοβολία, έπρεπε να είναι ακόμη πιο κρύο από το CMB. Μεταγενέστερες παρατηρήσεις αποκάλυψαν ότι αυτό ήταν στην πραγματικότητα, καθώς το νεφέλωμα έχει θερμοκρασία μικρότερη από μισό βαθμό Κ (-272,5 °C, -458,5 °F). Ο λόγος για αυτό, σύμφωνα με την πρόσφατη μελέτη, έχει να κάνει με το νέφος αερίου που εκτείνεται από το κεντρικό αστέρι σε απόσταση 21.000 AU (21 χιλιάδες φορές την απόσταση μεταξύ Γης και Ήλιου).
Το νέφος αερίου – το οποίο είναι το αποτέλεσμα ενός πίδακα που εκτοξεύεται από το κεντρικό αστέρι – διαστέλλεται με ρυθμό που είναι περίπου 10 φορές ταχύτερος από αυτόν που θα μπορούσε να παράγει ένα μεμονωμένο αστέρι από μόνο του. Μετά τη διεξαγωγή μετρήσεων με το ALMA που αποκάλυψαν περιοχές της εκροής που δεν είχαν δει ποτέ πριν (σε απόσταση περίπου 120.000 AU), η ομάδα κατέληξε στο συμπέρασμα ότι αυτό είναι που οδηγεί τις θερμοκρασίες σε επίπεδα χαμηλότερα από αυτά της ακτινοβολίας υποβάθρου
Υποστηρίζουν περαιτέρω ότι αυτό ήταν το αποτέλεσμα της σύγκρουσης του κεντρικού αστέρα με έναν δυαδικό σύντροφο στο παρελθόν, και μπόρεσαν ακόμη και να συμπεράνουν πώς ήταν το πρωτεύον πριν συμβεί αυτό. Το πρωτεύον, ισχυρίζονται, ήταν ένας Κλάδος Κόκκινου Γίγαντα (RGB) ή πρώιμο αστέρι RGB –δηλαδή ένα αστέρι στην τελική φάση του κύκλου ζωής του– του οποίου η επέκταση έκανε τον δυαδικό σύντροφό του να έλκεται από τη βαρύτητα του.
Εικόνα ALMA του νεφελώματος Μπούμερανγκ, που δείχνει τη μαζική εκροή τουΠίστωση: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), R. Sahai
Το συνοδό αστέρι θα είχε τελικά συγχωνευθεί με τον πυρήνα του, γεγονός που προκάλεσε την εκροή αερίου. Όπως εξήγησε ο Raghvendra Sahai στο α Δελτίο τύπου NRAO :
«Αυτά τα νέα δεδομένα μας δείχνουν ότι το μεγαλύτερο μέρος του αστρικού περιβλήματος από το τεράστιο κόκκινο γίγαντα αστέρι έχει εκτοξευθεί στο διάστημα με ταχύτητες πολύ πέρα από τις δυνατότητες ενός μεμονωμένου, κόκκινου γίγαντα αστέρα. Ο μόνος τρόπος να εκτοξευθεί τόση μάζα και με τόσο ακραίες ταχύτητες είναι από τη βαρυτική ενέργεια δύο αλληλεπιδρώντων άστρων, κάτι που θα εξηγούσε τις αινιγματικές ιδιότητες της υπερψυχρής εκροής».
Αυτά τα ευρήματα έγιναν δυνατά χάρη στην ικανότητα του ALMA να παρέχει ακριβείς μετρήσεις σχετικά με την έκταση, την ηλικία, τη μάζα και την κινητική ενέργεια του νεφελώματος. Επίσης, εκτός από τη μέτρηση του ρυθμού εκροής, συγκέντρωσαν ότι λαμβάνει χώρα για περίπου 1050 με 1925 χρόνια. Τα ευρήματα δείχνουν επίσης ότι οι ημέρες του νεφελώματος Μπούμερανγκ ως το πιο κρύο αντικείμενο στο γνωστό Σύμπαν μπορεί να είναι μετρημένες.
Κοιτάζοντας μπροστά, το κόκκινο γίγαντας αστέρι στο κέντρο αναμένεται να συνεχίσει τη διαδικασία να γίνει πλανητικό νεφέλωμα - όπου τα αστέρια ρίχνουν τα εξωτερικά τους στρώματα για να σχηματίσουν ένα διαστελλόμενο κέλυφος αερίου. Από αυτή την άποψη, αναμένεται να συρρικνωθεί και να θερμανθεί, γεγονός που θα ζεστάνει το νεφέλωμα γύρω του και θα το κάνει πιο φωτεινό.
Ως Lars-Åke Nyman, αστρονόμος στο Κοινό Παρατηρητήριο ALMA στο Σαντιάγο της Χιλής, και συν-συγγραφέας στο έγγραφο, είπε :
«Βλέπουμε αυτό το αξιοσημείωτο αντικείμενο σε μια πολύ ιδιαίτερη, πολύ βραχύβια περίοδο της ζωής του. Είναι πιθανό αυτοί οι σούπερ κοσμικοί καταψύκτες να είναι αρκετά συνηθισμένοι στο σύμπαν, αλλά μπορούν να διατηρήσουν τέτοιες ακραίες θερμοκρασίες μόνο για σχετικά σύντομο χρονικό διάστημα».
Αυτά τα ευρήματα θα μπορούσαν επίσης να δώσουν νέες γνώσεις για ένα άλλο κοσμολογικό μυστήριο, το πώς συμπεριφέρονται τα γιγάντια αστέρια και οι σύντροφοί τους. Όταν το μεγαλύτερο αστέρι σε αυτά τα συστήματα υπάρχει η φάση της κύριας ακολουθίας του, μπορεί να καταναλώσει τον μικρότερο σύντροφό του και παρομοίως να γίνει «κοσμικός καταψύκτης». Εδώ έγκειται η αξία αντικειμένων όπως το Νεφέλωμα Μπούμερανγκ, το οποίο αμφισβητεί τις συμβατικές ιδέες σχετικά με τις αλληλεπιδράσεις των δυαδικών συστημάτων.
Αποδεικνύει επίσης την αξία των οργάνων επόμενης γενιάς όπως το ALMA. Δεδομένων των ανώτερων οπτικών τους δυνατοτήτων και της ικανότητάς τους να αποκτούν περισσότερες πληροφορίες υψηλής ανάλυσης, μπορούν να μας δείξουν μερικά πράγματα που δεν έχουμε ξαναδεί για το Σύμπαν μας, τα οποία μπορούν μόνο να αμφισβητήσουν τις προκαταλήψεις μας για το τι είναι δυνατό εκεί έξω.
Περαιτέρω ανάγνωση: NRAO