Nebula Boomerang, o nebuloasă proto-planetară creată de o stea uriașă roșie pe moarte (situată la aproximativ 5000 de ani lumină de Pământ), a fost un mister convingător pentru astronomii din 1995. A fost în acest moment, grație unei echipe care folosea Telescopul submillimetru (SESTI) de 15 metri suedez-ESO, acum dezafectat, în Chile, că această nebuloasă a devenit cunoscută drept cel mai rece obiect din Universul cunoscut.
Și acum, peste 20 de ani mai târziu, poate știm de ce. Potrivit unei echipe de astronomi care au utilizat Array-ul de mare milimetru / submillimetru Atacama (ALMA) - situat în deșertul Atacama din nordul Chile - răspunsul poate implica o mică stea însoțitoare cufundată în gigantul roșu. Acest proces ar fi putut expulza cea mai mare parte a materiei stelelor, creând o ieșire ultra-rece de gaz și praf în acest proces.
Rezultatele echipei au apărut într-o lucrare intitulată „Cel mai rece loc din univers: probarea fluxului ultra-rece și discul praf din nebula Boomerang”, apărută recent în Jurnalul astrofizic. Conduși de Raghvendra Sahai, un astronom la Laboratorul de Propulsie Jet de la NASA, ei susțin că expansiunea rapidă a acestui gaz este ceea ce a determinat-o să devină atât de rece.
Descoperită inițial în 1980 de o echipă de astronomi care folosesc telescopul anglo-australian de la Siding Spring Observatory, misterul acestei nebuloase a devenit evident când astronomii au remarcat că pare să absoarbă lumina fundalului cu microunde cosmice (CMB). Această radiație de fundal, care este restul de energie din Big Bang, asigură temperatura naturală de fundal a spațiului - 2,725 K (–270,4 ° C; -454,7 ° F).
Pentru ca Nebula Boomerang să absoarbă radiația, trebuia să fie și mai rece decât CMB. Observații ulterioare au relevat că acesta a fost de fapt cazul, deoarece nebuloasa are o temperatură mai mică de jumătate de grad K (-272,5 ° C; -458,5 ° F). Motivul pentru asta, potrivit studiului recent, are legătură cu norul de gaz care se extinde de la steaua centrală la o distanță de 21.000 AU (21 de mii de ori distanța dintre Pământ și Soare).
Norul de gaz - care este rezultatul unui jet care este tras de steaua centrală - se extinde cu o viteză de aproximativ 10 ori mai rapid decât ceea ce o singură stea ar putea produce de la sine. După ce a efectuat măsurători cu ALMA care au relevat regiunile de ieșire care nu au fost niciodată văzute (până la o distanță de aproximativ 120.000 AU), echipa a ajuns la concluzia că aceasta este ceea ce conduce la temperaturi la niveluri mai mici decât cele ale radiațiilor de fond
Ei mai susțin că acesta a fost rezultatul faptului că steaua centrală s-a ciocnit cu un tovarăș binar în trecut și au fost chiar capabili să deducă cum era primarul înainte de a avea loc. Aceștia primesc, susțin, a fost o filială uriașă roșie (RGB) sau o stea inițială RGB - adică o stea în faza finală a ciclului său de viață - a cărei expansiune a făcut ca tovarășul său binar să fie atras de gravitația sa.
Steaua însoțitoare s-ar fi contopit în cele din urmă cu miezul său, ceea ce a provocat ieșirea gazului. Așa cum a explicat Raghvendra Sahai într-un comunicat de presă NRAO:
„Aceste date noi ne arată că cea mai mare parte a plicului stelar din stea gigantului roșu masiv a fost aruncată în spațiu cu viteze mult peste capacitățile unei singure stele uriașe roșii. Singura modalitate de a expulza atât de multă masă și cu viteze atât de extreme este din energia gravitațională a două stele care interacționează, ceea ce ar explica proprietățile nedumerite ale fluxului ultra-rece. "
Aceste descoperiri au fost posibile datorită capacității ALMA de a oferi măsurători precise cu privire la întinderea, vârsta, masa și energia cinetică a nebuloasei. De asemenea, pe lângă măsurarea ritmului de ieșire, ei au arătat că a avut loc de aproximativ 1050-1925 de ani. Concluziile indică, de asemenea, că zilele nebuloasei Boomerang ca cel mai rece obiect din Universul cunoscut pot fi numerotate.
Privind cu nerăbdare, este de așteptat ca steaua uriașă roșie din centru să continue procesul de a deveni o nebuloasă planetară - unde stelele își vărsă straturile exterioare pentru a forma o coajă de gaz în expansiune. În acest sens, este de așteptat să se micșoreze și să se încălzească, ceea ce va încălzi nebuloasa din jurul ei și o va face mai luminoasă.
Așa cum spunea Lars-Åke Nyman, astronom la Observatorul Comun ALMA din Santiago, Chile și coautor pe hârtie:
„Vedem acest obiect remarcabil într-o perioadă de viață foarte specială, foarte scurtă. Este posibil ca aceste congelatoare super cosmice să fie destul de frecvente în univers, dar ele pot menține doar astfel de temperaturi extreme pentru un timp relativ scurt. "
Aceste descoperiri ar putea oferi, de asemenea, noi perspective asupra unui alt mister cosmologic, care este modul în care se comportă stele uriașe și însoțitorii lor. Atunci când steaua mai mare din aceste sisteme există faza de secvență principală, ea poate să-și consume tovarășul său mai mic și să devină în mod similar un „congelator cosmic”. Aici se află valoarea obiectelor precum Nebula Boomerang, care contestă ideile convenționale despre interacțiunile sistemelor binare.
De asemenea, demonstrează valoarea instrumentelor de generații viitoare precum ALMA. Având în vedere capacitățile lor optice superioare și capacitatea de a obține mai multe informații de înaltă rezoluție, ele ne pot arăta unele lucruri care nu au fost văzute niciodată despre Universul nostru, care nu pot face decât să conteste noțiunile noastre preconcepute despre ceea ce este posibil acolo.
