Nebuloasele planetare extind coji de gaz care sunt ejectate de stelele asemănătoare Soarelui la sfârșitul vieții lor. Stelele asemănătoare soarelui își petrec cea mai mare parte a vieții arzând hidrogen în heliu. La sfârșitul acestei faze de fuziune cu hidrogen, aceste stele își cresc diametrul cu aproximativ un factor de 100 și devin „stele uriașe roșii”. La sfârșitul fazei uriașe roșii, straturile exterioare ale stelei sunt aruncate. Gazul evacuat continuă să se extindă din steaua rămasă, care mai târziu evoluează într-o „pitică albă” atunci când toată fuziunea nucleară a încetat. Astronomii cred că o nebuloasă planetară se formează atunci când un vânt stelar rapid care provine de la steaua centrală prinde un vânt mai lent produs mai devreme, când steaua a expulzat cea mai mare parte a straturilor sale exterioare. La limita dintre cele două vânturi, se produce un șoc care produce cochilia densă vizibilă caracteristică nebuloaselor planetare. Carcasa de gaz este încântată și aprinsă de lumina emisă de steaua centrală fierbinte. Lumina din steaua centrală este capabilă să lumineze nebuloasa planetară de aproximativ 10.000 de ani.
Formele observate ale nebuloaselor planetare sunt foarte nedumerite: majoritatea (aproximativ 80%) sunt bipolare sau eliptice, mai degrabă decât sferic simetrice. Această complexitate a dus la imagini frumoase și uimitoare obținute cu telescoape moderne. Imaginile de mai jos compară nebuloasele planetare cu formele bipolare (stânga) și sferice (dreapta).
Motivul pentru care majoritatea nebuloaselor planetare nu sunt sferice nu este bine înțeles. Până acum au fost luate în considerare mai multe ipoteze. Una dintre ele sugerează că formele ciudate ale nebuloaselor planetare s-ar putea datora unui efect centrifugal care rezultă din rotația rapidă a giganților roșii. O altă teorie este că simetria vântului stelei poate fi afectată de o stea însoțitoare. Cu toate acestea, cele mai recente și convingătoare teorii care explică formele nebuloaselor implică câmpuri magnetice.
Prezența câmpurilor magnetice ar explica frumos formele complicate ale nebuloaselor planetare, deoarece materia evacuată este prinsă de-a lungul liniilor de câmp magnetic. Acest lucru poate fi comparat cu filingurile de fier prinse de-a lungul liniilor de câmp ale unui magnet de bare - o demonstrație clasică în sălile de fizică ale liceului. Deoarece câmpurile magnetice puternice de la suprafața stelei exercită și presiune asupra gazului, materia poate lăsa mai ușor steaua la poli magnetici unde câmpul magnetic este cel mai puternic.
Există mai multe moduri în care se pot crea câmpuri magnetice în vecinătatea nebuloaselor planetare. Câmpurile magnetice pot fi produse de un dinamel stelar în faza în care nebuloasa este expulzată. Pentru ca un dinam să existe, miezul stelei trebuie să se rotească mai repede decât învelișul (cum este cazul Soarelui). Este posibil și câmpurile magnetice să fie relicve fosile ale etapelor anterioare ale evoluției stelare. În majoritatea circumstanțelor, materia din stele este atât de conductivă atât de electric încât câmpurile magnetice pot supraviețui timp de milioane sau miliarde de ani. Ambele mecanisme, combinate cu interacțiunea materiei evacuate cu gazul interstelar înconjurător, ar putea să formeze nebuloasele planetare.
Până de curând, ideea că câmpurile magnetice sunt un ingredient important în formarea nebuloaselor planetare era o afirmație pur teoretică. În 2002, au fost găsite primele indicații ale prezenței unor astfel de câmpuri magnetice. Observațiile radio au dezvăluit câmpuri magnetice în plicuri circumstanțiale de stele uriașe. Aceste plicuri circumstanțiale sunt într-adevăr progenitori ai nebuloaselor planetare. Cu toate acestea, niciun astfel de câmp magnetic nu a fost observat vreodată în nebuloase. Pentru a obține un indiciu direct al prezenței câmpurilor magnetice în nebuloase planetare, astronomii au decis să se concentreze asupra stelelor centrale, unde câmpurile magnetice ar fi trebuit să supraviețuiască.
Această primă dovadă directă a fost acum obținută. Pentru prima dată, Ștefan Jordan și echipa sa au detectat câmpuri magnetice în mai multe stele centrale ale nebuloaselor planetare. Folosind spectrograful FORS1 al telescopului foarte mare din clasa 8 m (VLT, European Southern Observatory, Chile), au măsurat polarizarea luminii emise de patru dintre aceste stele. Semnăturile de polarizare din liniile spectrale fac posibilă determinarea intensității câmpurilor magnetice din stelele observate. În prezența unui câmp magnetic, atomii își schimbă energia într-un mod caracteristic; acest efect se numește efect Zeeman și a fost descoperit în 1896 de Pieter Zeeman în Leiden (Olanda). Dacă acești atomi absorb sau emit lumină, lumina devine polarizată. Acest lucru face posibilă determinarea rezistenței câmpului magnetic prin măsurarea rezistenței polarizării. Aceste semnături de polarizare sunt de obicei foarte slabe. Astfel de măsurători necesită date de înaltă calitate, care pot fi obținute doar cu ajutorul telescoapelor de 8 metri, cum ar fi VLT.
Patru stele centrale ale nebuloaselor planetare au fost observate de echipă și au fost găsite câmpuri magnetice în toate. Aceste patru stele au fost alese deoarece nebuloasele lor planetare asociate (numite NGC 1360, HBDS1, EGB 5 și Abell 36) sunt toate nesferice. Prin urmare, dacă ipoteza câmpului magnetic pentru a explica formele nebuloaselor planetare este corectă, aceste stele ar trebui să aibă câmpuri magnetice puternice. Aceste rezultate noi arată că este într-adevăr cazul: punctele forte ale câmpurilor magnetice detectate variază de la 1000 la 3000 Gauss, adică de o mie de ori mai mare decât intensitatea câmpului magnetic global al Soarelui.
Aceste noi observații publicate de Ștefan Jordan și colegii săi susțin ipoteza că câmpurile magnetice joacă un rol major în modelarea nebuloaselor planetare. Echipa intenționează acum să caute câmpuri magnetice în stelele centrale ale nebuloaselor planetare sferice. Astfel de stele ar trebui să aibă câmpuri magnetice mai slabe decât cele detectate. Aceste observații viitoare vor permite astronomilor să cuantifice mai bine corelația dintre câmpurile magnetice și formele ciudate ale nebuloaselor planetare.
În ultimii ani, observațiile polarimetrice cu VLT au dus la descoperirea câmpurilor magnetice într-un număr mare de obiecte stelare în stadii evolutive târzii. Pe lângă îmbunătățirea înțelegerii noastre despre aceste frumoase forme de nebuloase planetare, detectarea acestor câmpuri magnetice permite științei să facă un pas înainte spre clarificarea relației dintre câmpurile magnetice și fizica stelară.
Sursa originală: Povestea Astrobiologiei NASA
