За последние годы астрономы открыли в нашей галактике планетарные туманности необычной формы. И теперь пытаются объяснить, какие физические процессы изваяли эти произведения небесного искусства. Так в прошлом году астрономы обсерватории Ла-Силья в Чили посмотрели в свой 3,6-метровый телескоп New Technology Telescope (NTT), и не поверили своим глазам. Их взору предстала гигантская двойка!
-----------------------------------------------------------------------------------✂-----------------

Именно так выглядела новая открытая ими туманность в созвездии Муха, находящемся на расстоянии 3000 световых лет от Земли. Ей дали, как водится, номер NGC 5189. А между собой стали называть «Двойкой землянам» или «Космическим долларом», потому что, если ее развернуть слева направо, то получится буква S — как символ американской валюты. А специалисты Европейской южной обсерватории (ESO) дали к этому изображению еще более изысканный комментарий: «Похожий внешне на китайского дракона, этот красно-зеленый космический фейерверк — лебединая песня умирающей звезды».

Ученые пока не берутся объяснить, почему туманность NGC 5189 не похожа на традиционные мыльные пузыри и имеет такую сложную симметрию. Одно из предположений заключается в том, что поблизости от этой звезды имеется еще одна, пока невидимая, повлиявшая на происходящие процессы.

Другое странное произведение небесного искусства обнаружил не так давно телескоп NASA «Спитцер». Он нашел туманность в форме гигантской двойной спирали ДНК.

- Никто и никогда не видел прежде ничего подобного в мире звезд, — уверяет один из авторов находки, профессор физики и астрономии Марк Моррис из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. — Большинство туманностей на небе — это либо спиральные галактики из множества звезд, либо бесформенные газопылевые облака. То, что мы увидели, свидетельствует о высочайшей упорядоченности. Невероятно, как будто в космосе на самом деле две цепочки переплетаются одна с другой, как в молекуле ДНК. Неожиданным оказалось и местоположение объекта. Туманность, имеющая в длину около 76 световых лет, находится на расстоянии всего 300 световых лет от центра нашей Галактики. И сейчас почему-то удаляется от центра с огромной скоростью — около 1 тыс. километров в секунду. Куда убегает?

По некоторым предположениям, источником этой туманности является звездное скопление NGS 5466, насчитывающее приблизительно 50 тысяч звезд. Под воздействием мощнейших приливных сил Млечного Пути это скопление буквально разрывается на части, и его звезды разлетаются в противоположные стороны, образуя своего рода «реку».
Физика этого явления фактически аналогична физике морских приливов на Земле, но имеет уже космические масштабы. Это явление имело место и в прошлом, считают ученые, но обнаружить его позволили только современные методы космических наблюдений.

- Несмотря на загадочную и необычную морфологию, объяснение механизма образования подобной спирали может оказаться сравнительно простым, — считает доктор Моррис. — Причиной появления подобной замысловатой структуры может являться обращающийся вокруг черной дыры газопылевой аккреционный диск. В подобные диски должно собираться вещество перед тем, как исчезнуть в черной дыре. Если в этом диске обращаются две области, служащие источниками вещества, то оно, покидая диск, будет закручиваться магнитным полем.

Специалисты отмечают, что теоретически подобный механизм выглядит вполне правдоподобно. Однако для того, чтобы действительно получилась двойная спираль, необходимо одновременное соблюдение целого ряда условий. Например, нужно магнитное поле подходящей напряженности, вращающийся диск, а также должным образом распределенный материал для образования сдвоенной туманности. К слову сказать, образование подобной туманности происходит довольно медленно. Так диск вокруг черной дыры в центре Галактики совершает один оборот примерно за десять тысяч лет.

За нами подсматривают с небес?

В прошлом же году астрономы из той же обсерватории Ла-Силла в Чили сфотографировали туманность, удивительно похожую на чье-то око. С помощью телескопа удалось получить очень четкие снимки спиральной туманности, имеющей обозначение NGC 7293. Журналисты сразу же окрестили этот объект, расположенный от нас в 700 световых годах, «Глазом Бога». Ведь в самом деле кажется, будто бы на нас кто-то смотрит. Может быть, сам Всевышний.

«Глаз» был обнаружен давно. Впервые его заметил немец Карл Людвиг Хардинг в 1824 году в созвездии Водолея. Тогда с Земли казалось, что туманность имеет форму спирали, и потому назвали ее «улиткой». Лишь современные более четкие снимки показали, что она похожа на зрачок. И, предположительно, состоит из двух дисков. Более яркий — внутренний — расширяется со скоростью 31 км/с. Словно бы Господь сильно удивляется, глядя на мир, созданный им же. Ведь с последнего дня творения прошло немало времени, и мир превратился в полный бардак, мягко выражаясь.

Сейчас диаметр «божественного зрачка» составляет 2,2 световых года. Столько времени бы понадобилось, чтобы пересечь его, передвигаясь со скоростью света — 300 тысяч километров в секунду. Для сравнения — до ближайшей к Солнцу звезды около 4 световых лет.

По уверениям астрономов, Бог взглянул с небес примерно 10 600 лет назад — таков примерный возраст «зрачка». Ученые объясняют, что подобный объект мог образоваться из останков крупных звезд — красных гигантов, которые сбросили слои газа. Его облака и светятся. Голубой цвет конкретно этому придают атомы кислорода. Энтузиасты подсчитали: если диаметр зрачка — 2,2 световых года, то, стало быть, сам Бог может быть в сто раз больше.

Вот иногда к таким экзотическим выводам приводит любование необычными космическими картинами.

Почему же эти туманности выглядят не как традиционный шар или диск, а имеют форму двойки, спирали ДНК или глаза? Астрономы решили выяснить, какие физические процессы придают этим объектам столь необычную конфигурацию со сложной симметрией.

Умирание звезды

- Первые планетарные туманности были открыты еще в XVIII веке и получили свое название за сходство с дисками планет, видимых в тогдашние телескопы, — рассказывает научный сотрудник Астрономического института имени П.К. Штернберга (ГАИШ) МГУ Артем Тунцов. — Однако уже тогда было понятно, что сходство — чисто внешнее: планетарные туманности не перемещались среди звезд, а потому должны были быть более удаленными объектами, чем спутники Солнца.

С развитием телескопов планетарные туманности, которые становились видны во все больших подробностях, постепенно набирали популярность у астрономов-наблюдателей. Но пока изящные формы этих объектов привлекали взгляд, их происхождение оставалось загадкой. Лишь в XX веке, вооружившись теорией эволюции и строения звезд, ученые разобрались, что планетарная туманность — это умирание, финальная стадия эволюции не слишком массивной звезды.

Когда в ее ядре заканчивается ядерное горючее, внешняя оболочка отделяется от светила и медленно рассеивается в окружающем пространстве. В центре же остается очень плотный и горячий «звездный труп» — остывающий белый карлик. Это его ультрафиолетовые лучи заставляют сброшенный газ светиться: врезаясь в атомы, они выбивают из них электроны. Когда последние возвращаются на свое место, атомы испускают свет в положенных им спектральных линиях, расцвечивая газ самыми разнообразными оттенками.

А в июне 2010 года «Хаббл» сфотографировал туманность в форме птицы. Эта протопланетарная туманность носит название IRAS 19475+3119. Она расположена в созвездии Лебедя и находится на расстоянии 15 тысяч световых лет от Солнечной системы. Представляет собой результат угасания похожей на Солнце звезды — ближе к концу своей жизни такие объекты превращаются в красных гигантов. По мере того, как у подобных звезд кончается «топливо», они начинают сбрасывать внешние слои своей атмосферы в космическое пространство.

- Благодаря «Хабблу», — продолжает Артем Викторович, — на смену привычным для звездочетов прошлого века «кольцам», «улиткам» и «гантелям» пришли объекты самых причудливых форм. Среди них — «муравьи», «кошачьи глаза», «песочные часы» и даже «эскимосы». В одних случаях мы видим симметричные биполярные выбросы, в других — странные раскручивающиеся спирали, в третьих — настоящие соцветия каких-то нераскрывшихся космических бутонов.

Но все же как объяснить, какие физические процессы изваяли эти произведения небесного искусства? Это сегодня — настоящая головная боль профессиональных астрономов.

Волшебный луч прожектора

Самые популярные версии кружатся вокруг двух основных идей: двойственности центральной звезды и наличия у нее магнитного поля. Если у центрального белого карлика есть напарник, то он вполне может изменить геометрию истечения газа, блокируя его отток в плоскости орбиты системы, и создать две симметричные полости плотного газа. Там, где течет газ, ярко светится — получается типичная биполярная туманность.

Нарисовать вычурную разноцветную картинку на темном фоне космоса может и магнетизм. Как только газ оказывается ионизованным, его движением начинает управлять магнитное поле, линии индукции которого направляют истечение газа туда, куда им нужно. Даже быстрое вращение центральной звезды может нарушить сферическую симметрию расширения сброшенной оболочки.

- Тем не менее, на поверку оказывается, что все эти объяснения все-таки неспособны полностью объяснить форму ни одной планетарной туманности, наблюдающейся в действительности, — признается астроном Тунцов. — Я даже не исключаю, что объяснение находится в совершенно другой области.

И верное объяснение, возможно, дает новая гипотеза одного из ведущих мировых специалистов по планетарным туманностям, профессора Сунь Го из университета Тайваня.

«Яркие участки планетарных туманностей — это не наиболее плотные, а как раз наоборот, самые разреженные их части, — пишет в своей статье в журнале Publications of the Astronomical Society of Australia профессор Го. — И благодаря низкой плотности через эти участки туманности легко проходит ультрафиолетовое излучение, которое и заставляет присутствующий здесь газ ярко светиться благодаря ионизации и последующей рекомбинации атомов. А плотные участки планетарных туманностей не видны, потому что те же ультрафиолетовые фотоны там не в состоянии забраться внутрь газа хоть сколько-нибудь далеко и вызвать его заметное свечение. Форму несимметричных туманностей определяют «дырки» в плотных облаках пыли и газа, которые могут окружать белый карлик. Через эти отверстия ультрафиолетовое излучение, как луч прожектора, проникает в расширяющуюся газовую оболочку и заставляет ее светиться, придавая туманностям самые разные формы».

Возможно, эта гипотеза поможет объяснить формы тех планетарных туманностей, которые сейчас не поддаются объяснению. Но окончательный ответ дадут только более тщательные наблюдения за этими завораживающими своей красотой объектами.

Как считает профессор Го, плотный и холодный нейтральный газ трудно найти с помощью оптических телескопов, которые сейчас являются главным средством исследования космоса. Однако в составе газа должно быть достаточно молекул, которые хорошо излучают в миллиметровом диапазоне радиоволн. И эти молекулы будет способен «увидеть» гигантский радиотелескоп ALMA, строительство которого началось в чилийской пустыне Атакама. На полную мощность он станет работать уже в 2020 году. Вот тогда мы точно узнаем, кто рисует молекулы ДНК и глаза Бога в космической темноте.

ТОЛЬКО ФАКТЫ

*В нашей галактике известно около 1500 планетарных туманностей.

*Живут планетарные туманности по астрономическим меркам недолго — «всего» несколько десятков тысяч лет, при продолжительности жизни звезды-предка в несколько миллиардов лет.

*В оптическом диапазоне световых волн планетарные туманности светятся и обычно имеют форму диска, кольца или симметрично вытянуты.

*Первые планетарные туманности как тип космических объектов определил английский астроном Вильям Гершель примерно в 1783 году. А название они получили за внешнее сходство с планетарными дисками Урана или Нептуна.