3D-simuleringer kaster nyt lys over planetariske tågers forskelligheder
Med hjælp fra 3D-spiralmønstre er det lykkedes forskere at genskabe dannelsen af planetariske tåger. Simuleringerne giver ny indsigt i stråler og binære stjernes påvirkninger på disse gasskyer.
Kollage af forskellige planetariske stjernetåger, der er sat i forhold til hinanden med reelle størrelsesforskelle. Farverne er genskabte, men formerne er korrekt gengivet.
Du har sikkert set billeder af dem – planetariske tåger. Disse smukke farvebobler som særligt Hubble-rumteleskopet gennem årtier har sendt billeder af til Jorden.
Planetariske tåger har fået deres noget misvisende navn fra observationer i 1700-tallet, hvor tågeskyerne lignede gigantiske planeter gennem små, optiske teleskoper.
Egentligt er planetariske tåger gasskyer fra kollapsede røde kæmper, og de har derfor ikke meget med planeter at gøre.
Til gengæld er hvert enkelt tågemønster unikt, og det har længe undret astronomer, hvordan de præcis dannes.
Nu har et hold af spanske og mexicanske astronomer fra Institute of Nuclear Science ved Universidad Nacional Autonoma de Mexico skabt simuleringer, der kan bringe os tættere på svaret.
I en artikel, der er ved at blive fagfællebedømt, på forskningsplatformen arXiv, har de skabt en række 3D-simuleringer af planetariske tåger, for at forstå, hvordan de kan skabes i så mange forskellige mønstre.
Rester af gas fra stjerne
Når en stjerne har opbrugt al brint i sin kerne, fusionerer dens helium, og lader den svulme op til en rød kæmpe, inden det sidste helium også opbruges, og den bliver til en hvid dværgstjerne.
I denne proces har stjernen smidt en stor del af sit stof i gasform, som skaber den planetariske tåge, der lyser på grund af stråling fra den hvide dværgstjerne.
Disse billeder af planetariske tåger illustrerer forskelligheden i deres former. De er kombinerede billeder fra Hubble-rumteleskopet og Chandra X-Ray Observatory.
De farvebilleder vi får retur til Jorden, er dog ikke de farver, vi ville se med det blotte øje, hvis vi kiggede ud i rummet. Særlige teleskoper kan opfange farverne, som derefter bliver kunstigt forstærket, så vi kan se dem.
I den udgivne forskningsartikel er det dog ikke farverne, der er interessante, men formerne. Her har forskerne undersøgt nogle af grundende til, at tågerne er så forskellige, og hvordan binære stjerner påvirker deres form.
Mange stjerner har ofte en binær følgesvend – altså en ekstra stjerne i gravitation med den anden stjerne. Når en af stjernerne bliver til en planetarisk tåge, så er den binære stjerne med til at forme tågen.
Planetarisk tåge simuleret
Det er denne effekt, forskerne har genskabt i deres simuleringer.
Mere præcist har de set på 3D-spiralmønstre i en planetarisk tåge, der stadig er ved at finde sin form.
Forskerne har skabt 3D-spiralmønstrene i computersimuleringer, for at genskabe de fysiske forhold under skabelsen af en planetarisk tåge. Her får tågen sin ringform, da en binær stjerne påvirker gassens form under en 558 årelang bane. Påvirkningerne viser i intervaller af 100 år.
For at genskabe de planetariske tåger brugte forskerne såkaldte 3D-strålings-hydrodynamiske simuleringer, der kunne genskabe 3D-spiralmønstre.
Ved at genskabe de fysiske forhold der er i binære stjernes tyngdeforhold til hinanden, med de reaktioner som stofferne i en planetarisk tåge vil have under de forhold, kunne de undersøge dannelserne.
Herefter holdt de simuleringerne op mod tidligere observationer for at se om, de stemte overens, og det gjorde de.
Her viste deres resultater, at den binære ledsagers omløbsperiode har en kraftig effekt på tågens form. Ledsageren påvirker spiralerne i tågen og giver en ringform.
Men forskerne observerede også, at stråler, også kaldet jets, fra den hvide dværg i den planetariske tåges indre forstærker og strækker spiralerne.
Resultaterne understøtter derfor tidligere hypoteser, og de tjener, som det tætteste vi kommer på at observere reelle dannelser af planetariske tåger for nu.