NASA/ESA rymdteleskop Hubble demonstrerar hela sitt utbud av avbildningsförmåga med två nya bilder av planetariska nebulosor. Bilderna visar två närliggande unga planetariska nebulosor, NGC 6302, kallad fjärilsnebulosan, och NGC 7027. Båda är bland de dammigaste planetariska nebulosorna som är kända och båda innehåller ovanligt stora massor av gas, vilket gjorde dem till ett intressant par för studier parallellt av ett team av forskare.

Som kärnfusionsmotorer, de flesta stjärnor lever lugna liv i hundratals miljoner till miljarder år. Men mot slutet av sina liv kan de förvandlas till galna virvlar, puffa av skal och strålar av het gas. Astronomer har använt Hubble för att dissekera sådana galna fyrverkerier som händer i dessa två planetariska nebulosor. Forskarna har hittat oöverträffade nivåer av komplexitet och snabba förändringar i strålarna och gasbubblorna som sprängs av stjärnorna i mitten av varje nebulosa. Hubble tillåter nu forskarna att konvergera om en förståelse av de mekanismer som ligger bakom detta kaos.

Rymdteleskopet Hubble har avbildat dessa objekt tidigare, men inte på många år och aldrig förr med Wide Field Camera 3-instrumentet över hela dess våglängdsområde – gör observationer i nära-ultraviolett till nära-infrarött ljus. "Dessa nya Hubble-observationer med flera våglängder ger den hittills mest omfattande bilden av båda dessa spektakulära nebulosor, " sa Joel Kastner från Rochester Institute of Technology, Rochester, New York, ledare för den nya studien. "När jag laddade ner de resulterande bilderna, Jag kände mig som ett barn i en godisaffär."

De nya Hubble-bilderna avslöjar i levande detalj hur båda nebulosorna delar sig själva på extremt korta tidsskalor – vilket gör att astronomer kan se förändringar under de senaste decennierna. Särskilt, Hubbles breda flervåglängdsvyer av varje nebulosa hjälper forskarna att spåra historien om chockvågor i dem. Sådana stötar genereras vanligtvis när de är färska, snabba stjärnvindar slår in i och sveper upp långsammare expanderande gas och damm som skjutits ut av stjärnan under dess senaste förflutna, genererar bubbelliknande hålrum med väldefinierade väggar.

Forskare misstänker att i hjärtat av varje nebulosa fanns två stjärnor som kretsade runt varandra. Bevis för en så central "dynamisk duo" kommer från de bisarra formerna hos dessa nebulosor. Var och en har en klämd, dammig midja och polarlober eller utflöden, såväl som andra, mer komplexa symmetriska mönster.

En ledande teori för generering av sådana strukturer i planetariska nebulosor är att den massförlorande stjärnan är en av två stjärnor i ett binärt system. De två stjärnorna kretsar så nära varandra att de till slut interagerar, producerar en gasskiva runt en eller båda stjärnorna. Skivan avfyrar sedan jetstrålar som blåser upp polarriktade lober av utströmmande gas.

Annan, relaterad, populär hypotes är att den mindre stjärnan i paret kan smälta samman med sin uppsvällda, snabbare utvecklande stjärnföljeslagare. Denna mycket kortlivade "gemensamma kuvert" binära stjärnkonfiguration kan också generera vingstrålar, bildar varumärket bipolära utflöden som vanligtvis ses i planetariska nebulosor. Dock, de misstänkta sällskapsstjärnorna i dessa planetariska nebulosor har inte observerats direkt. Forskare föreslår att detta kan bero på att dessa följeslagare är bredvid, eller redan har svalts av, långt större och ljusare röda jättestjärnor.

NGC 6302, allmänt känd som fjärilsnebulosan, uppvisar ett distinkt S-format mönster som ses i rödorange i bilden. Föreställ dig en grässprinkler som snurrar vilt, kastar ut två S-formade bäckar. I det här fallet är det inte vatten i luften, men gas blåst ut i hög hastighet av en stjärna. Och "S" visas bara när det fångas av Hubble-kamerafiltret som registrerar nära-infraröd emission från enbart joniserade järnatomer. Detta järnutsläpp är ett tecken på energiska kollisioner mellan både långsamma och snabba vindar, som oftast observeras i aktiva galaktiska kärnor och supernovarester.

"Detta ses mycket sällan i planetariska nebulosor, " förklarade teammedlemmen Bruce Balick från University of Washington i Seattle. "Viktigt, järnutsläppsbilden visar att snabbt, off-axis vindar tränger långt in i nebulosan som tsunamis, utplånar tidigare klumpar i deras vägar och lämnar bara långa svansar av skräp."

Den medföljande bilden av NGC 7027, som liknar en juvelbugg, indikerar att den långsamt hade blåst bort sin massa i tysthet, sfäriskt symmetriska eller kanske spiralmönster i århundraden — tills relativt nyligen. "Något har nyligen gått i stå i centrum, producerar ett nytt klöverbladsmönster, med kulor av material som skjuter ut i specifika riktningar, " förklarade Kastner.

Lagets tidning, "Första resultaten från en pankromatisk HST/WFC3-avbildningsstudie av de unga, Snabbt utvecklande planetariska nebulosor NGC 7027 och NGC 6302" publicerades den 15 juni 2020 i tidskriften Galaxer .