James Webb prvi put otkrio suhi led u planetarnoj maglici

Planetarne maglice obično se ne smatraju mjestima na kojima bi osjetljiv molekularni led mogao opstati. Riječ je o burnim ostacima zvijezda ispunjenima zračenjem, plinom i prašinom, pa su upravo zato nova opažanja svemirskog teleskopa James Webb izazvala pozornost astronoma: u maglici NGC 6302 prvi je put otkriven suhi led, odnosno led ugljikova dioksida. Otkriće je važno jer pokazuje da je kemija u takvim objektima složenija nego što se dosad mislilo.

Međunarodni tim astronoma do tog je rezultata došao promatrajući NGC 6302, složenu planetarnu maglicu udaljenu oko 3400 svjetlosnih godina u zviježđu Škorpiona.

Riječ je o bipolarnoj maglici polumjera od najmanje 1,5 svjetlosnih godina, prepoznatljivoj po sjajnim krakovima pruženima u smjeru istok–zapad, koje presijeca masivan prašnjavi torus.

Planetarne maglice nastaju kada zvijezda u kasnoj fazi razvoja izbaci svoje vanjske slojeve plina i prašine dok prelazi iz faze zvijezde glavnog niza prema crvenom divu i naposljetku bijelom patuljku. Takvi su objekti razmjerno rijetki, ali su astronomima važni jer pomažu otkriti od čega je građen međuzvjezdani prostor i kako se kemijski obogaćuje nakon smrti zvijezda.

Zašto je NGC 6302 posebna

NGC 6302 i ranije je privlačila pozornost astronoma. U toj je maglici već otkriven ion CH3+, važan za niz procesa organske kemije, a opažanja su pokazala i široku prisutnost policikličkih aromatskih ugljikovodika. Sve to upućuje na kemijski iznimno aktivan okoliš, zbog čega se NGC 6302 nameće kao vrijedno mjesto za proučavanje složenih kemijskih procesa u planetarnim maglicama.

Predvođen Charmi Bhatt sa Sveučilišta Western Ontario u Kanadi, tim astronoma zato je detaljnije proučio kemijski sastav NGC 6302 uz pomoć Webbova instrumenta MIRI, odnosno njegova spektrometra srednje razlučivosti MRS. Promatranja su obuhvatila središnju zvijezdu, prašnjavi torus i najunutarnije dijelove bipolarnih krakova, upravo ona područja u kojima se mogu tražiti tragovi složenijih molekula i njihovih prijelaza između plinovitog i smrznutog stanja.

Podaci su najprije otkrili jasne apsorpcijske značajke u rasponu od 14,8 do 15,2 mikrometra, što upućuje na prisutnost plinovitog ugljikova dioksida. No daljnja analiza pokazala je i nešto znatno važnije: u prašnjavom torusu NGC 6302 prepoznata su dva ključna apsorpcijska obilježja suhog leda. Prvo se proteže između 14,9 i 15,15 mikrometara kao plitka i široka apsorpcija, dok se drugo pojavljuje između 15,2 i 15,3 mikrometra.

Led ondje gdje ga ne bi trebalo biti

Važnost tog otkrića nije samo u tome što je suhi led prvi put otkriven u jednoj planetarnoj maglici. Riječ je i o prvom slučaju u kojem je u takvu objektu prepoznata ledena tvar hlapljivija od vode. Drugim riječima, astronomi su pronašli vrstu leda za koju se u ovako surovu i zračenjem izloženu okolišu nije očekivalo da može opstati.

Molekularni ledovi inače su česti u hladnim i dobro zaklonjenim dijelovima svemira, poput gustih molekularnih oblaka, područja oko mladih zvjezdanih objekata i protoplanetarnih diskova. Planetarne maglice, međutim, uglavnom su neprijateljsko okruženje za takve krhke molekularne vrste. Snažno ultraljubičasto zračenje u njima lako razara osjetljive molekule i otežava zadržavanje leda, zbog čega je ovo opažanje posebno neobično.

Autori rada ističu i da se omjer plina i leda u NGC 6302 znatno razlikuje od onoga koji se opaža kod mladih zvjezdanih objekata. To upućuje na mogućnost da se led u okolišu evoluiranih zvijezda stvara ili mijenja drukčijim mehanizmima nego u mlađim sustavima. Upravo zato NGC 6302 nije samo još jedna neobična maglica, nego ga znanstvenici vide kao vrijedan prirodni laboratorij za razumijevanje kemijskih procesa koji prate završne faze života zvijezda.

Istraživači zato naglašavaju da će sljedeći korak zahtijevati opažanja planetarnih maglica s visokom prostornom razlučivošću. Tek takvi podaci mogli bi preciznije razjasniti njihove kemijske putove, temperaturnu strukturu i način na koji se led u njima stvara, mijenja ili opstaje. Odgovor na to pitanje pokazat će je li kemija leda u gustim torusima planetarnih maglica rijetka iznimka ili dosad podcijenjen dio njihove evolucije.