Планетарные туманности были впервые открыты в 1700-х годах. Легенда гласит, что в небольшие телескопы того времени они выглядели довольно похожими на планеты, отсюда и название. Реальная история немного более размыта, и ранние объекты, отнесенные к категории планетарных туманностей, включали в себя такие объекты, как галактики. Но этот термин прижился применительно к круговым эмиссионным туманностям, сосредоточенным вокруг умирающей звезды. Как показывают новые наблюдения, планетарные туманности имеют одновременно простую и сложную структуру.
Планетарные туманности — это остатки звезд, подобных нашему Солнцу. Когда звезды с массой около 1–8 солнечных приближаются к концу своей жизни, они нагреваются и сбрасывают внешнюю атмосферу в расширяющуюся сферу. Обнаженный нижний слой звезды затем омывает туманность ультрафиолетовым излучением, заставляя туманность ионизироваться и светиться. Хотя большинство планетарных туманностей имеют сферическую форму, многие из них имеют двойные доли или другую асимметрию. Хотя этот процесс может быть простым, вращение звезд и магнитные поля могут создать целый зверинец структур.
Туманность Кольцо, пожалуй, самая типичная планетарная туманность. Она находится всего в 2200 световых годах от нас и достаточно яркая, чтобы ее можно было увидеть в бинокль. Также известная как M57, она является популярной целью астрономов-любителей. Недавно космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) сделал снимки Кольцевой туманности, используя как камеру ближнего инфракрасного диапазона (NIRCam), так и инструмент среднего инфракрасного диапазона (MIRI), и результаты показывают невероятные детали.
Оба изображения с высоким разрешением показывают, как кольцевая часть туманности заполнена сгустками газообразного водорода. Астрономы обнаружили внутри кольца более 20 000 сгустков, каждый из которых по массе примерно равен Земле. На обоих изображениях также видны выбросы газа, исходящие от кольца. Считается, что это следы сложных молекул, которые могут образовываться только в темных регионах космоса. Шипы указывают, где внутренние шарики отбрасывают тени, которые позволяют молекулам формироваться без воздействия ультрафиолетового света.
Изображение MIRI, в частности, также показывает концентрические дуги газа в самой дальней области туманности. Это указывает на то, что звезда прошла циклы нагрева и охлаждения, прежде чем последний период нагрева сбросил большую часть ее атмосферы. Судя по расстоянию между этими дугами, циклы происходили каждые 280 лет. Такое циклическое поведение необычно, поскольку не существует ядерного процесса, который бы его произвел. Вместо этого астрономы предполагают, что у центральной звезды есть невидимый спутник, вращающийся вокруг нее на расстоянии примерно на расстоянии Плутона от Солнца.
Нам еще многое предстоит узнать из этих новых наблюдений, но уже ясно, что эти туманности являются результатом сложного звездного танца тепла и света. Когда придет время нашему Солнцу стать планетарной туманностью, мы можем быть уверены, что оно не уйдет спокойно в космическую ночь.