Bilder av två ikoniska planetariska nebulosor tagna av rymdteleskopet Hubble avslöjar ny information om hur de utvecklar sina dramatiska egenskaper. Forskare från Rochester Institute of Technology och Green Bank Observatory presenterade nya rön om fjärilsnebulosan (NGC 6302) och Jewel Bug Nebula (NGC 7027) vid det 237:e mötet med American Astronomical Society på fredagen, 15 januari.

Hubbles Wide Field Camera 3 observerade nebulosorna 2019 och början av 2020 med sin fulla, pankromatiska möjligheter, och astronomerna som är involverade i projektet har använt emissionslinjebilder från nära-ultraviolett till nära-infrarött ljus för att lära sig mer om deras egenskaper. Studierna var de första i sitt slag pankromatiska avbildningsundersökningar utformade för att förstå bildningsprocessen och testa modeller av binärstjärnedriven planetarisk nebulosans formning.

"Vi dissekerar dem, sa Joel Kastner, en professor vid RIT:s Chester F. Carlson Center for Imaging Science och School of Physics and Astronomy. "Vi kan se effekten av den döende centrala stjärnan i hur den fäller och river sönder sitt utskjutna material. Vi kan se att materialet som den centrala stjärnan har kastat bort domineras av joniserad gas, där det domineras av kallare damm, och till och med hur den heta gasen joniseras, vare sig av stjärnans UV eller av kollisioner orsakade av dess nuvarande, snabba vindar."

Kastner sa att analys av de nya HST-bilderna av fjärilsnebulosan bekräftar att nebulosan bara kastades ut cirka 2, 000 år sedan – en ögonblink enligt astronomistandarden – och att den S-formade järnemissionen som hjälper till att ge den gasens "vingar" kan vara ännu yngre. Förvånande, de fann att medan astronomer tidigare trodde att de hade lokaliserat nebulosans centrala stjärna, det var faktiskt en stjärna som inte är associerad med nebulosan som är mycket närmare jorden än nebulosan. Kastner sa att han hoppas att framtida studier med James Webb rymdteleskop kan hjälpa till att lokalisera den faktiska centrala stjärnan.

Teamets pågående analys av Jewel Bug Nebula bygger på en 25-årig baslinje av mätningar som går tillbaka till tidig Hubble-avbildning. Paula Moraga Baez, en astrofysisk vetenskap och teknik Ph.D. student från DeKalb, Sjuk., kallade nebulosan "anmärkningsvärd för sin ovanliga sammanställning av cirkulärt symmetriska, axisymmetrisk, och punktsymmetriska (bipolära) strukturer." Moraga noterade, "Nebulosan behåller också stora massor av molekylär gas och damm trots att den har en het central stjärna och uppvisar höga excitationstillstånd."

Jesse Bublitz '20 Ph.D. (astrofysiska vetenskaper och teknik), nu postdoktor vid Green Bank Observatory, har fortsatt analys av NGC 7027 med radiobilder från Northern Extended Millimeter Array (NOEMA) Telescope, där han identifierade molekylära spår av ultraviolett och röntgenljus som fortsätter att forma nebulosan. De kombinerade observationerna från teleskop vid andra våglängder, som Hubble, och ljusa molekyler CO+ och HCO+ från NOEMA indikerar hur olika regioner i NGC 7027 påverkas av bestrålningen av dess centrala stjärna.

"Vi är mycket glada över dessa fynd, " sa Bublitz. "Vi hade hoppats att hitta struktur som tydligt visade att CO+ och HCO+ spatialt sammanfaller eller helt i distinkta regioner, vilket vi gjorde. Detta är den första kartan över NGC 7027, eller någon planetarisk nebulosa, i molekylen CO+, och bara den andra CO+-kartan för någon astronomisk källa."