Śmierć Słońca i spór o mgławice planetarne
Naukowcy są zgodni co do tego, że historia Słońca potrwa jeszcze co najmniej 5 (niektórzy twierdzą, że 10) miliardów lat. Nie było jednak dotąd jasne, jak wyglądać będzie to krytyczne zakończenie. Wedle najnowszej teorii, po wyczerpaniu swojego czasu Słońce ma się stać mgławicą planetarną, by potem przekształcić się w białego karła.
Międzynarodowy zespół astronomów zaprezentował rezultaty badań, z których wynika, że Słońce na końcu swojej drogi zmieni się w świetlny międzygwiezdny krąg gazu i pyłu, znany pod nazwą mgławicy planetarnej. Podobny los spotyka większość gwiazd i jest etapem ewolucji między czerwonym olbrzymem a białym karłem. Dotąd jednak naukowcy nie byli pewni, czy Słońce ma wystarczająco dużą masę, by móc przejść w tego typu stan. Aby to ustalić, naukowcy stworzyli nowy model analizy danych, który jest w stanie przewidzieć cykle życia gwiazd. Model prognozuje jasność wyrzuconej powłoki dla gwiazd w różnym wieku i o różnych masach.
– Kiedy gwiazda umiera, wystrzeliwuje w przestrzeń kosmiczną wielką masę gazów i pyłu, zwanych powłoką. Powłoka może stanowić nawet połowę dotychczasowej masy gwiazdy – wyjaśnia prof. Albert Zijlstra z University of Manchester, członek zespołu badawczego. – W ten sposób odkryte zostaje jądro gwiazdy, które w tym czasie dobiega swojego końca. Przez ten krótki – jak na warunki astronomiczne – czas, około 10 tysięcy, umierająca gwiazda oświetla krążącą wokół niej powłokę, tworząc to, co nazywamy mgławicą planetarną. Zjawisko bywa tak jasne, że jest widoczne nawet z odległości milionów lat świetlnych – znacznie dalej, niż wcześniej dolatywało światło żyjącej gwiazdy.
Model rozwiązuje też problem, nad którym astronomowie głowią się już od ćwierćwiecza. Tyle czasu minęło, odkąd zauważono, że jeśli przyjrzeć się mgławicom planetarnym znajdującym się w innych galaktykach, to najjaśniejsze z nich zawsze świecą z tą samą jasnością. Na tej podstawia można szacować odległość galaktyk i teoretycznie powinno to działać dla każdego typu galaktyki.
Choć dotychczasowe dane dawały wrażenie, że jest to prawidłowe myślenie, to nowy model pokazał, że może być inaczej. Jak wyjaśnia prof. Zijlstra, stare gwiazdy o mniejszej masie powinny wytwarzać znacznie skromniejsze mgławice niż młode, bardziej masywne obiekty i to właśnie było przedmiotem sporu przez ostatnie 25 lat. Dotychczasowe dane pokazy, że z gwiazd o niskiej masie, takich jak Słońce, może wytworzyć się jasna mgławica. Jak pokazuje opracowany właśnie model, gwiazdy, których masa nie jest co najmniej dwa razy większa niż masa Słońca, tworzą mgławicę zbyt słabą, by była widoczna z odległości innej galaktyki.
Nowy model pokazuje jednak, że po wyrzuceniu powłoki, gwiazdy nagrzewają się trzy razy szybciej, niż dotąd przypuszczano. To sprawia, że niewielkie gwiazdy, takie jak Słońce, mogą łatwiej niż sądzono uformować jasną mgławicę planetarną. Zdaniem badaczy, Słońce jest dokładnie na granicy tej możliwości – gwiazdy o masie mniejszej o ledwie 5 procent nie będą w stanie wytworzyć widzialnej, choćby nawet nikłej mgławicy.
Ostatecznie badaczom udało się ustalić warunki, w których możliwe są obserwacje odległych mgławic. Gwiazdy o masie mniejszej niż 1,1 masy Słońca tworzą słabo widoczne lub niewidoczne mgławice, a gwiazdy o masie co najmniej 3 razy większej niż masa Słońca, tworzą jaśniejsze mgławice, na podstawie których można badać odległe galaktyki. W ten sposób, po ćwierć wieku sporów, udało się rozwiązać dwa ważne zagadnienia – obserwację mgławic planetarnych i końcowe losy naszego Słońca.
Artykuł źródłowy: The mysterious age invariance of the planetary nebula luminosity function bright cut-off, Nature Astronomy (2018). nature.com/articles/doi:10.1038/s41550-018-0453-9
Opracowano na podstawie artykułu What will happen when our sun dies? opublikowanego na portalu Phys.org. Fotografia pochodzi z tego samego źródła.
