U srcu planetarne maglice NGC 6302, poznate kao Maglica Leptir, znanstvenici su pronašli tragove koji objašnjavaju kako se iz međuzvjezdane prašine stvaraju stjenoviti svjetovi poput Zemlje. Promatranja Svemirskim teleskopom James Webb pružila su dosad najdetaljniji uvid u građu i kemiju ove složene maglice te ponudila novi okvir za razumijevanje nastanka planetarnih građevnih blokova.
Laboratorij prašine 3 400 svjetlosnih godina daleko
NGC 6302 nalazi se u zviježđu Škorpiona, oko 3 400 svjetlosnih godina od nas. U jezgri maglice prostire se zgusnuta prašnjava zona koja zaklanja središnju zvijezdu. U tom području Webb je zabilježio dvije komponente prašine: amorfnu, bez uređene kristalne građe i nalik čađi, te kristalnu, s pravilnim oblicima poput sitnih dragulja. Tu prašinu čine mineralne i organske čestice povezane s nastankom života.
Voditeljica istraživanja, dr. Mikako Matsuura sa Sveučilišta u Cardiffu, ističe da Webb po prvi put u jednom te istom objektu jasno odvaja mirna, dugotrajna područja u kojima nastaju “hladni kristali” od burnih, brzorastućih zona u kojima prevladava “gruba” prašina. Takva raznolikost pokazuje kako se elementarne sirovine kasnije ugrađuju u planete.
Najvruća središnja zvijezda i njezin torus
Središnja zvijezda Maglice Leptir jedna je od najvrućih poznatih u planetarnim maglicama Mliječne staze, s temperaturom oko 220 000 K (otprilike 220 tisuća °C). Kelvin je skala koju astronomi uobičajeno koriste; 0 K označuje apsolutnu nulu. Njezin se utjecaj prenosi kroz gust prsten plina i prašine, takozvani torus, koji okružuje zvijezdu i usmjerava tokove materijala.
Novi Webbovi podaci pokazuju da je torus građen od kristalnih silikata, među kojima je i kvarc, te od nepravilnih zrnaca prašine. Zrnca su velika za kozmičke pojmove, približno oko jednog mikrometra, što upućuje na dugotrajan rast u stabilnim uvjetima.
Torus u astrofizici označava prstenasti pojas plina i prašine oko izvora zračenja. Zbog geometrije može zakloniti zvijezdu i usmjeravati izljeve plina pa snažno utječe na oblik maglice.
Slojevita kemija i mlazovi metala
Izvan torusa emisija različitih atoma i molekula tvori višeslojnu strukturu. Ioni koji zahtijevaju najviše energije za nastanak smješteni su bliže središtu, dok su oni s nižim energetskim pragom udaljeniji. Posebno su uočljivi tragovi željeza i nikla koji prate par mlazova što izbijaju iz okoline zvijezde u suprotnim smjerovima. Takvi mlazovi upućuju na dinamične procese u završnim fazama života zvijezde i pomažu objasniti “leptirov” izgled.
Tim je zabilježio spektralni potpis policikličkih aromatskih ugljikovodika (PAH-ova) u srednjem infracrvenom području. Riječ je o ravnim, prstenastim organskim molekulama sa saćastom građom, čestima u dimu i ispušnim plinovima. U astrofizici se taj potpis tumači kao karika prema složenijoj organskoj kemiji.
Prema njihovu položaju u maglici, istraživači sumnjaju da PAH-ovi nastaju kada se “mjehur” zvjezdanog vjetra iz središta probije u okolni plin. Ovo bi moglo biti prvo opažanje PAH-ova u planetarnoj maglici bogatoj kisikom, što donosi ključne detalje o putovima njihova nastanka u okruženjima gdje ih se dosad nije očekivalo.
Što su planetarne maglice
Planetarne maglice nastaju kada zvijezde mase približno od 0,8 do 8 masa Sunca pri kraju života odbace veći dio svojih vanjskih slojeva. Unatoč imenu nemaju veze s planetima. Naziv dolazi iz ranih promatranja kada su kroz male teleskope djelovale kao maleni diskovi nalik planetima. Faza planetarne maglice kratka je na kozmičkoj ljestvici i traje oko 20 tisuća godina.
Maglica Leptir je bipolarna maglica: dva “krila” šire se u suprotnim smjerovima, dok tamni pojas prašine tvori “tijelo”. Taj pojas zapravo je torus koji gledamo sa strane. On skriva središnju zvijezdu i vjerojatno sprječava ravnomjerno izlaženje plina u svim smjerovima, čime daje maglici njezin karakterističan oblik.
Najprecizniji pogled: MIRI i ALMA
Nova Webbova slika fokusira se na središte maglice i njezin torus te otkriva iznimno složenu unutarnju građu. Podaci su prikupljeni instrumentom Mid-InfraRed Instrument (MIRI) u takozvanom “integral field unit” načinu rada, koji kombinira kameru i spektrograf te istodobno bilježi mnoge valne duljine. Tako se može pratiti kako se izgled objekta mijenja s valnom duljinom.
Istraživanje je dopunjeno podatcima mreže radioteleskopa Atacama Large Millimeter/submillimeter Array. Analizom Webbovih spektara identificirano je gotovo 200 spektralnih linija koje nose informacije o atomima i molekulama u maglici. Te linije otkrivaju ugniježđene i međusobno povezane strukture koje prate različite kemijske vrste.
Zahvaljujući osjetljivosti na srednjem infracrvenom području, MIRI je omogućio i preciznu lokaciju središnje zvijezde. Ona zagrijava dosad neotkrivenu prašinu koja snažno sjaji upravo na valnim duljinama osjetljivima MIRI-ju. U vidljivoj svjetlosti zvijezda je ostajala nevidljiva zbog guste, tople prašine, pa je ranijim promatranjima izmicala.
Spoj hladnih kristalnih silikata u torusu, krupnih zrnaca koja su dugo rasla, energetskih mlazova željeza i nikla te neočekivane prisutnosti PAH-ova u kisikom bogatom okruženju gradi novu, detaljnu sliku nastanka građevnih elemenata stjenovitih planeta. Maglica Leptir, već poznata s Hubbleovih snimaka, sada postaje referentni slučaj za proučavanje prijelaza od odbačene zvjezdane tvari do materijala iz kojeg nastaju svjetovi s čvrstom korom.
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
