В блистающих останках умирающей звезды «Джеймс Уэбб» увидел, как могла зарождаться Земля

В Туманности Бабочка (NGC 6302), расположенной примерно в 3400 световых годах от Земли в созвездии Скорпиона, астрономы обнаружили убедительные доказательства кристаллизации пыли при её охлаждении из горячего газа. Так могла зарождаться Земля, когда миллиарды лет назад в нашей области пространства начало остывать выброшенное из бывшей звезды вещество.

Белый карлик в центре Туманности Бабочка (данные в радиодиапазоне). Источник изображения: NASA

Мы не можем отмотать время вспять, чтобы увидеть весь путь эволюции нашей планеты — от межзвёздного газа и пыли до протопланеты и сформированной планеты. Но на примере далёких явлений и множества звёздных систем на разных стадиях развития можно составить представление об эволюции Земли. Наблюдение за Туманностью Бабочка — остатками умирающей звезды — даёт хорошее понимание процесса перехода от газа к пыли и кристаллической форме материи, из которых позже образуются новые звёзды и планеты.

«Джеймс Уэбб» с его чувствительностью в инфракрасном диапазоне, позволяющей видеть сквозь облака пыли и газа, смог получить изображения внутренних структур Туманности Бабочка, сформировавшихся с течением времени вокруг белого карлика — ядра бывшей звезды, сбросившей внешнюю оболочку. Наблюдения в оптическом и инфракрасном диапазоне были дополнены наблюдениями в радиодиапазоне с помощью антенной решётки ALMA. Радиотелескоп помог определить спектры вещества в облаках пыли вокруг ядра бывшей звезды.

Туманность Бабочка (NGC 6302)

«Мы смогли увидеть как холодные драгоценные камни, сформировавшиеся в спокойных, стабильных зонах, так и пылающую пыль, образовавшуюся в неспокойных, быстро движущихся частях космоса — и всё это в рамках одного объекта. Это открытие — большой шаг вперёд в понимании того, как формируются основные материалы планет», — в поэтических выражениях поделились открытием учёные.

Космическая пыль — это именно то, на что это похоже: пыль, которая дрейфует в пространстве между звёздами. Считается, что она образуется в основном во внешних слоях умирающих звёзд и становится источником материала в туманностях, который затем поглощается формирующимися звёздами и вращающимися вокруг них планетами.

Оптический, инфракрасный и радиодиапазон («Уэбб» и ALMA)

Вокруг центрального белого карлика в Туманности Бабочка, который горит чрезвычайно ярко из-за остаточного тепла, выделяемого при его гибели, вращается толстый пылевой тор. Исследователи обнаружили, что тор из пыли содержит одновременно аморфные частицы, такие как сажа, и красивые аккуратные кристаллические структуры. Кристаллы довольно крупные для пыли — размером в микрон, а значит, они находились там и росли какое-то время.

Состав пыли также интересен: она содержит кристаллы силикатных минералов — форстерита, энстатита и кварца. По внешней стороне пылевого облака наблюдается чёткая градация атомов и молекул. Ионы, для образования которых требуется больше энергии, находятся ближе к центру туманности, а ионы, для образования которых требуется меньше энергии, концентрируются дальше от центра.

Среди других особенностей, выявленных в данных «Уэбба», — большие потоки железа и никеля, уходящие от звезды в противоположных направлениях, а также довольно значительная концентрация полициклических ароматических углеводородов, или ПАУ. Это особенно интересно.

Подробный состав Туманности Бабочка

ПАУ представляют собой углеродсодержащие молекулы, состоящие из колец атомов углерода, которые в большом количестве дрейфуют в космосе. Поэтому они широко используются в теориях о происхождении жизни на основе углерода. Обнаружение их в сердце богатой кислородом Туманности Бабочка даёт нам новые подсказки о том, как могли образоваться строительные блоки жизни, а именно: когда мощные ветры от звезды врезаются в окружающий её материал. В целом наблюдение за туманностью NGC 6302 — это удачное представление о процессах эволюции звёзд, планет и галактик в целом.