Астрономы Европейской Южной обсерватории (ESO) получили цветное изображение Туманности Сатурн, расположенной на расстоянии 5000 световых лет от Солнца, в созвездии Водолея. Это удалось сделать при помощи мощного приемника MUSE, смонтированного на Очень Большом Телескопе ESO (VLT), в процессе составления первой карты распределения пыли внутри планетарной туманности. Карта, выявляющая в распределении пыли множество сложных структур – оболочки, гало и интересную волноообразную деталь – должна помочь астрономам понять, как планетарные туманности приобретают свои необычные формы и сложную симметрию. Снимок опубликован в пресс-релизе ESO.
Планетарная Туманность Сатурн получила такое название из-за необычной формы, напоминающей знаменитое кольцо Сатурна, видимое с ребра. На самом деле, планетарные туманности не имеют ничего общего с планетами. Туманность Сатурн была когда-то маломассивной звездой, в конце своего жизненного пути превратившейся в красный гигант и затем сбросившей свои внешние оболочки. Выброшенное вещество разлеталось в окружающее пространство под действием интенсивного звездного ветра и возбуждалось ультрафиолетовым излучением горячего ядра звезды. Так образовалась околозвездная туманность, состоящая из пыли и ярко светящегося разноцветного горячего газа. Планетарные туманности, как правило, живут недолго: Туманность Сатурн просуществует всего несколько десятков тысяч лет прежде, чем настолько расширится и охладится, что перестанет быть видимой. Центральная звезда тоже станет менее яркой, превратившись в горячий белый карлик. Обреченная на гибель звезда, находящаяся в процессе превращения в белый карлик видна на снимке в центре туманности.
Чтобы лучше понять, как планетарные туманности приобретают такие формы, международная группа астрономов под руководством Джереми Уэлша (Jeremy Walsh) из ESO при помощи спектрографа MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) сумела заглянуть за пылевую вуаль Туманности Сатурн. Приемник MUSE установлен на одном из четырех Основных телескопов («юнитов»), вместе образующих Очень Большой Телескоп, работающий в обсерватории ESO Параналь в Чили. Особенность MUSE состоит в том, что приемник не просто строит изображение, но и хранит в каждой его точке информацию о спектре излучения. Космический телескоп Хаббла NASA/ESA получил великолепный снимок Туманности Сатурн еще до наблюдений MUSE, но в 1997 году, его приемник не обладает способностью строить спектр излучения в каждой точке изображения.
С помощью MUSE группа впервые построила детальные оптические карты распределения газа и пыли в планетарной туманности. В результате, в полученном изображении Туманности Сатурн выявлены многочисленные сложные структуры, в том числе эллиптическая внутренняя оболочка, внешняя оболочка и гало. Видны и два прежде наблюдавшихся выброса из каждого из окончаний большой оси туманности, заканчивающиеся яркими «ansae» (что по-латыни значит «ручки»).
Неожиданно была найдена волнообразная пылевая деталь, происхождение которой пока не вполне ясно. Пыль распределена по всему объему туманности, но ее количество существенно снижается на кромке внутренней оболочки, где она, по-видимому, разрушается. Существует несколько возможных механизмов такого разрушения. По сути, внутренняя оболочка является расширяющейся ударной волной, поэтому возможно, что пылевые частицы разрушаются от ее ударного воздействия или испаряются выделяемой ею тепловой энергией.
Картографирование газовых и пылевых структур внутри планетарной туманности поможет лучше понять детали эволюции маломассивных звезд, а также и то, как планетарные туманности приобретают свои причудливые формы.
Возможности приемника MUSE, конечно, далеко не ограничиваются проблемами планетарных туманностей. Этот чувствительный инструмент может использоваться как при изучении образования звезд и галактик в ранней Вселенной, так и при картографировании распределения темного вещества в близлежащих скоплениях галактик. С использованием MUSE получена первая трехмерная карта «Столпов Творения» в Туманности Орел, а также изображение космической катастрофы в близкой к нам галактике.
