Το μαγνητικό πεδίο των γηραιών αστεριών υπεύθυνο για το ωραίο θέαμα των πλανητικών νεφελωμάτων

Από τη σελίδα News in Science, 5 Νοεμβρίου 2002

Η εικόνα του πλανητικού νεφελώματος Κλεψύδρα, έχει ληφθεί από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble.

Η ανακάλυψη από μια ομάδα Ευρωπαίων αστρονόμων ότι τα παλιά άστρα έχουν ένα πολύ μεγαλύτερο μαγνητικό πεδίο από ό,τι ο ήλιός μας, μπορεί να εξηγήσει τις σύνθετες και όμορφες μορφές των πλανητικών νεφελωμάτων.

Η ομάδα, που καθοδηγήθηκε από το Δρ Wouter Vlemmings του Παρατηρητήριου του Λάιντεν στην Ολλανδία, μελέτησε τέσσερα παλαιά αστέρια με το Very Long Baseline Array (VLBI)  - μια σειρά 10 διασυνδεμένων ραδιοτηλεσκοπίων από τη Χαβάη στον Ειρηνικό μέσω των Ηνωμένων Πολιτειών έως και τα Παρθένα Νησιά στον Ατλαντικό.

Με την εφαρμογή μιας τεχνικής που ονομάζεται φαινόμενο Zeeman, η ομάδα ήταν σε θέση να παράσχει την αποφασιστική απόδειξη ότι το μαγνητικό πεδίο κοντά σε διάφορα ηλικιωμένα αστέρια είναι 10 έως 100 φορές ισχυρότερο από αυτό του ήλιου μας, λύνοντας ενδεχομένως ένα μυστήριο πολλών ετών, γιατί τα νεφελώματα σχηματίζονται άνισα παρά σφαιρικά.

Τα πλανητικά νεφελώματα σχηματίζονται όταν αρχίζουν τα αστέρια, όπως ο ήλιος μας, να  εκσφενδονίζουν μεγάλα ποσά σκόνης και αερίου προς το τέλος της ζωής τους. Τα προϊόντα από τις πυρηνικές αντιδράσεις σύντηξης στην καρδιά του αστέρα, σχηματίζουν ένα παχύ κέλυφος σκόνης που εξελίσσεται τελικά σε ένα πλανητικό νεφέλωμα.

Το υλικό που εκτινάσσεται από το αστέρι - περιέχει άνθρακα και οξυγόνο - επηρεάζεται από το ισχυρό μαγνητικό πεδίο του γηραιού αστεριού, δημιουργώντας έτσι τις σύνθετες και όμορφες δομές των πλανητικών νεφελωμάτων.

Η ομάδα ανίχνευσε ραδιοεκπομπές που έχουν προέλευση τα νέφη των υδρατμών που εκτινάχθηκαν από τα αστέρια. Σε μερικές περιστάσεις, αυτά τα νέφη μπορούν να γίνουν μέιζερ υδρατμού: τα αντίστοιχα λέιζερ για ακτινοβολία με μακρά μήκη κύματος. Μια καθορισμένη συχνότητα της εκπεμπόμενης ακτινοβολίας, που είναι χαρακτηριστική των μορίων του νερού, ενισχύεται τρομερά, παρόμοια με την ενίσχυση του φωτός στα επίγεια λέιζερ, δίνοντας έτσι ένα καθαρό, έντονο σήμα.

Η ομάδα ενίσχυσε τη μια συχνότητα της εκπεμπόμενης ακτινοβολίας και έλαβε ένα σαφές σήμα στο οποίο φαινόταν καθαρά για πρώτη φορά το φαινόμενο Zeeman.

Ο Ολλανδός φυσικός Pieter Zeeman κέρδισε το βραβείο Νόμπελ Φυσικής του 1902 για την ανακάλυψή του του φαινομένου Zeeman το 1896. Το φαινόμενο αυτό είναι ο διαχωρισμός των φασματικών γραμμών με την επίδραση ενός μαγνητικού πεδίου, στο φάσμα μιας πηγής φωτός εξαιρετικά μικρής, που απαιτεί όμως ένα υψηλό επίπεδο ακρίβειας στις παρατηρήσεις για να ανιχνευθεί.

Η ομάδα αυτή ήταν σε θέση να δει τις λεπτές αλλαγές στο φάσμα της εκπομπής, που μπορεί να προκληθεί μόνο από ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο στην καρδιά του μέιζερ. Τα μαγνητικά πεδία που μετρήθηκαν είναι ισοδύναμα με αυτά της Γης - μεταξύ 0,5 και 1 Gauss.

Τα μέιζερ ύδατος εμφανίζονται σε μια μεγάλη απόσταση από το αστέρι - περίπου δύο φορές την απόσταση μεταξύ του Πλούτωνα και του Ήλιου. Αυτό σημαίνει ότι η ισχύς του μαγνητικού πεδίου στην επιφάνεια του αστεριού θα ήταν πολύ υψηλότερη, περίπου 50 έως 500 Gauss. 10 έως 100 φορές την ένταση του μαγνητικού πεδίου του ήλιου.

Αυτό το πεδίο είναι αρκετά ισχυρό κι έτσι μπορεί να διαδραματίσει έναν σημαντικό ρόλο στο σχηματισμό των μη-σφαιρικών πλανητικών νεφελωμάτων.

Η εργασία δημοσιεύτηκε αυτό το μήνα στο περιοδικό Astronomy & Astrophysics.