Космическая спираль⁠⁠

Астрофизики из США и Тайваня с помощью массива радиотелескопов ALMA получили детальное изображение спиральной протопланетарной туманности IRAS 23166+1655, образовавшейся вокруг двойной системы звезд в созвездии Пегаса. Исследователям удалось заметить точки бифуркации — ветвления на спирали. По словам авторов, это подтверждает природу и механизм образования объекта — постепенный сброс оболочки красного гиганта, взаимодействующей со звездой-компаньоном.

Снимок IRAS 23166+1655, сделанный "Хабблом"

Снимок IRAS 23166+1655, сделанный ALMA

Планетарные туманности возникают на поздних этапах жизни звезд средней массы — красных гигантов. Их газовая оболочка начинает расширяться а сжимающееся ядро и горение остатков звездного топлива приводит к пульсациям светила, выбрасывающим газ в космос. В результате этого образуются газовые туманности различной формы — от сферически симметричных до напоминающих песочные часы, прямоугольники и более сложные фигуры.

Туманности "Красный прямоугольник" и "Песочные часы"

Туманность вокруг LL Пегаса располагается в 3,4 тысячи световых лет и представляет собой спираль из газа радиусом около 10 тысяч астрономических единиц (в 300 раз больше орбиты Плутона). Рукав туманности совершает почти пять оборотов вокруг центральной системы. Сама LL Пегаса представляет собой двойную звезду, один из компонентов которой — углеродная звезда. Почти идеальная форма спирали позволяла предположить, что звезды движутся по круговым орбитам.

Один из первых снимков IRAS 23166+1655, сделанный "Хабблом"

Астрономы наблюдали за туманностью в линиях, соответствующих излучению угарного газа и цианоацетилена. На основании доплеровского смещения линий излучения физики построили карту объекта с учетом скоростей газа. Оказалось, что спиральный мотив повторяют газовые облака, движущиеся с той же скоростью, что и LL Пегаса. Частицы, удаляющиеся или наоборот приближающиеся к Земле быстрее, чем двойная, формируют скорее концентрические окружности.

Карта «спирали» в срезах, соответствующих разным скоростям газа

Гидродинамическое моделирование для системы с круговой орбитой звезды-компаньона предсказывает образование идеальной архимедовой спирали. Если же орбита обладает высокой эллиптичностью, то в спирали возникают дефекты-разветвления. Такие дефекты ученым удалось обнаружить в снимках ALMA.

Сравнение данных гидродинамического моделирования (снизу) и реального изображения туманности-спирали

ALMA — массив из 66 радиотелескопов, расположенный в пустыне Атакама (Чили). Благодаря совместной обработке данных с нескольких телескопов одновременно, систему можно рассматривать как единый радиотелескоп с базой около 18,5 километров. Система обладает рекордной чувствительностью в субмиллиметровом и миллиметровом диапазоне.