Saturn er et ikon. Det er ikke noe annet i solsystemet, og det er noe selv barn kjenner seg igjen i. Men det er en fjern gjenstand som astronomer kaller Saturn-tåken, fordi den på avstand ligner planeten, med sin uttalte ringform.
Saturnivåen har ikke noe forhold til planeten, bortsett fra i form. Det er omtrent fem tusen lysår unna, så i et lite teleskop i hagen ligner det planeten. Men når astronomer trener store teleskoper på det, faller illusjonen fra hverandre.
Forskere ved Spanias Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) var en del av en nylig studie av Saturn-tåken. Artikkelen deres, kalt "En imaging spectroscopic survey of the planetary nebula NGC 7009 with MUSE" ble publisert i tidsskriftet Astronomy and Astrophysics. Det er den første detaljerte studien av en galaktisk planetarisk tåke med MUSE (Multi-Unit Spectral Explorer) integrert felt-spektrograf på ESOs Very Large Telescope (VLT). Studiens hovedforfatter er Jeremy Walsh, forsker ved European Southern Observatory (ESO), hjemmet til VLT.
Saturnivåen er en planetarisk tåke, et uheldig navn på denne typen objekter. Planetnebelen har ingenting med planeter og alt å gjøre med stjerner å gjøre. En planetarisk tåke er faktisk en fantastisk rest: Et lyst, skinnende lik som er til overs etter at en stjerne har gått tom for drivstoff og dør. Det som er igjen er en intrikat struktur av skyer med forskjellige temperaturgasser, opplyst av en hvit dverg i sentrum.
De ble kalt planetnebula da de først ble sett gjennom teleskoper, fordi de på avstand ser ut som gassgigantene i vårt eget solsystem. Dessverre har navnet sitt fast og forvirrende det astro-nysgjerrige siden den gang.
Saturnivåen, eller NGC 7009 som den er kjent, er en av de mest komplekse planetnebulene der ute, og den kompleksiteten gjør den til et spennende gjenstand for studie for astronomer og astrofysikere. Hvorfor ville det ikke være det? Bare se på det.
Denne nye studien er første gang MUSE-instrumentet på VLT har blitt brukt til å studere en galaktisk planetnebula. Astronomer involvert i studien forteller at MUSE har avslørt uventet kompleksitet i Saturn-tåken.
Selve nebelen består av gass og støv som er utvist av en rød kjempestjerne på slutten av sitt liv, opplyst av den overlatte hvite dvergen i sentrum. Astronomer vet dette fordi de kan se hele prosessen som spilles ut i andre stjerner på himmelen i forskjellige livsfaser. Men det de ikke vet, er detaljene i historien om en planetarisk nebulaformasjon. Og de liker ikke å ikke vite.
MUSE-instrumentet på VLT er ideelt for arbeid som dette.
MUSE har den kraftige evnen til å føle lysets intensitet som en funksjon av dens farge, eller bølgelengde, i hver av pikslene i bildene. I et enkelt bilde kan MUSE skaffe 900.000 spektre med bittesmå lapper av himmelen. Den kan fange bilder av objekter som planetnebula i tre dimensjoner, og astronomer brukte all denne informasjonen for å avsløre uventet kompleksitet i Saturn-tåken. Det de fant var en serie strukturer, assosiert med forskjellige atomer og ioner.
"Studien avdekket at disse strukturene representerer reelle forskjeller i egenskaper i tåken, slik som høyere og lavere tetthet, samt høyere og lavere temperaturer," forklarer Jeremy Walsh, forsker ved European Southern Observatory (ESO) og første forfatter av studere. Walsh rapporterer at en av implikasjonene er at "historiske - og enklere - studier basert på det morfologiske utseendet til planetariske nebularer ser ut til å signalisere viktige koblinger til de underliggende forholdene i gassen."
Ved å bruke kraften fra MUSE-instrumentet, og VLT, avslørte teamet bak studien data som viser at gassen inne i denne tåken på ingen måte er ensartet. Deres papir kartlegger underformasjoner av gass og støv i tåken med fire temperaturer og tre tettheter.
Ana Monreal Ibero, andre forfatter av artikkelen og forsker ved IAC, kommenterte tilstedeværelsen og distribusjonen av hydrogen og helium i Saturn-tåken. Hydrogen og helium er de to rikeligste elementene i universet, og deres egenskaper i tåken er avgjørende for å forstå dannelsen av objektet, og døden til den røde kjempen som skapte den.
Når det gjelder hydrogen, sa Ibero: “Tilstedeværelsen av støv i en tåke kan også trekkes ut fra endringen i farge mellom forskjellige utslippslinjer for hydrogen, hvis forventede farge kan bestemmes av atomteori. Teamet vårt fant ut at fordelingen av støv i tåken ikke er ensartet, men viser et fall ved kanten av det indre gassskallet. Dette resultatet antyder skarpe endringer i utstøting av støv under de siste dødsrammelene fra stjernen av soltypen, eller alternativt av lokal støvdannelse og ødeleggelse. "
Når det gjelder helium, sier nåværende nebulateori at fordelingen i en planetnebula skal være ensartet. For å teste dette brukte forfatterne MUSE-data for å kartlegge helium i Saturn-tåken. De fant variasjoner som fulgte skallmorfologien til tåken. "Dette innebærer at dagens metoder for å bestemme helium trenger forbedring, eller at antakelsen om at overfloden er ensartet bør avvises." sier Monreal Ibero.
Planetnevel er fascinerende gjenstander. Deres, lysende, spøkelsesaktige slør av gass og støv er uimotståelige for øyet. Dette er første gang MUSE blir brukt til å studere en planetarisk tåke, og selv om skjønnheten i objektet er litt betagende, er det den underliggende vitenskapen som fascinerer astronomer og astrofysikere.
Forfatterne av papiret innrømmer at de bare presenterer en begrenset mengde analyse på noen måter. Men arbeidet deres viser at MUSE-instrumentet er fullt av potensial. Som de sier i konklusjonen av sin artikkel, "Observasjonene demonstrerer det enorme potensialet til dette instrumentet for å fremme optiske spektroskopiske studier av utvidede utslippsnebler."
- Pressemelding fra IAC: "Saturnivå avslører dens kompleksitet"
- ESOs pressemelding: “The Strange Structures of the Saturn Nebula”
- Research Paper: En avbildning spektroskopisk undersøkelse av den planetariske tåken NGC 7009 med MUSE
- Wikipedia-inngang: Saturnivå
- ESOs webside: MUSE Multi Unit Spectroscopic Explorer
