Le nebulose planetarie sono alcuni degli spettacoli visivi più sorprendenti della natura. Il nome crea confusione poiché sono resti di stelle, non di pianeti. Ma ciò non toglie nulla al loro status di oggetti di accattivante bellezza e intenso studio scientifico.
Come tutte le nebulose planetarie, la Nebulosa dell'Anello Meridionale è ciò che resta di una stella simile al nostro Sole. Man mano che queste stelle invecchiano, diventeranno giganti rosse, espandendosi e rilasciando strati di gas nello spazio. Alla fine, la gigante rossa diventa una nana bianca, un resto stellare privo di fusione che emana tutta l'energia termica residua che ha senza mai generarne più. La nana bianca illumina i gusci di gas espulsi in precedenza e noi possiamo goderci lo spettacolo.
Quando il tanto atteso JWST iniziò a fornire immagini, la Nebulosa Anello Meridionale (NGC 3132) fu uno dei suoi primi obiettivi. Era uno dei cinque oggetti che costituivano i primi risultati scientifici del telescopio. Le immagini del JWST hanno rivelato qualcosa di sorprendente su NGC 3132:ha due stelle. La nana bianca si trova al centro di NGC 3132 e la sua compagna è a una distanza compresa tra 40 e 60 UA, più o meno la stessa distanza di Plutone dal sole.
I ricercatori volevano capire di più sulla struttura della Nebulosa dell'Anello Meridionale. Il JWST funziona nell'infrarosso e può visualizzare l'idrogeno caldo nella nebulosa. Ma per ottenere un’immagine più completa della nebulosa, un team di ricercatori del Rochester Institute of Technology (RIT) si è rivolto al Submillimeter Array (SMA). La SMA può percepire il CO (monossido di carbonio) più freddo nella nebulosa oltre la portata del JWST. Percepiva la presenza di CO e misurava la sua velocità e quella di altre molecole.
La ricerca è pubblicata su The Astrophysical Journal intitolato "L'esoscheletro molecolare della nebulosa planetaria ad anello NGC 3132". Il professor Joel Kastner della Scuola di Fisica e Astronomia del RIT è l'autore principale.
Le nuove osservazioni hanno mostrato che la maggior parte dell'idrogeno gassoso della nebulosa si trova in un grande anello in espansione e che un secondo anello in espansione si trova quasi perpendicolare al primo.
"JWST ci ha mostrato le molecole di idrogeno e il modo in cui si accumulano nel cielo, mentre il Submillimeter Array ci mostra il monossido di carbonio che è più freddo di quello che non puoi vedere nell'immagine JWST", ha spiegato Kastner.
"La dimensione extra della velocità derivante dalle osservazioni della lunghezza d'onda radio del sistema ci consente quindi effettivamente di vedere la nebulosa in 3D. Quando abbiamo iniziato a girare l'intera nebulosa in 3D, abbiamo subito visto che era davvero un anello, e quindi siamo rimasti stupiti nel vedere c'era un altro squillo", ha detto Kastner.
"Sorprendentemente, i dati rivelano inoltre che la nebulosa sembra ospitare anche un secondo anello molecolare ricco di polvere (Anello 2), rilevato nell'assorbimento (della polvere), in linee di emissione a bassa eccitazione, in H2 e (ora) in 12 CO(2–1), che sembra trovarsi quasi perpendicolare all'Anello 1," spiegano gli autori nella loro ricerca pubblicata.
Gli anelli sono sfalsati tra loro, il che spiega perché la vista 3D ha reso il secondo più visibile. Il team ha confrontato le proprie osservazioni con un modello geometrico che mostrava inclinazioni di 45° per l'Anello 1 e 78° per l'Anello 2.
Gli autori affermano che abbiamo una visione polare di una nebulosa bipolare modellata dalla presenza di una seconda stella. Esistono molte nebulose bipolari, comprese quelle ben note come la Nebulosa Farfalla.
Tuttavia, la presenza di una seconda stella ha complicato la forma di NGC 3132. "Suggeriamo che questa apparente struttura a due anelli possa essere il residuo di un involucro molecolare ellissoidale di espulsi AGB che è stato per lo più disperso da una serie di deflussi o getti collimati a fuoco rapido ma disallineati", spiegano gli autori nella loro ricerca. "Un simile scenario sarebbe coerente con l'ipotesi che il progenitore AGB di NGC 3132, a perdita di massa, fosse un membro di un sistema stellare triplo interagente."
Sarebbe coerente, ma gli autori dicono che non c’è modo di concludere che una terza stella sia coinvolta nella ricerca attuale. "Simulazioni dettagliate degli effetti dinamici di tali sistemi di getti rovescianti di stelle multiple sugli involucri molecolari di AGB sono necessarie per testare questo scenario speculativo per la formazione dell'esoscheletro molecolare di NGC 3132," spiegano gli autori.
La presenza di tutto quel gas molecolare nella nebulosa ha sorpreso gli scienziati. Gli intensi raggi UV della nana bianca dovrebbero rompere il monossido di carbonio e l'idrogeno molecolare. Ma non è così.
"Da dove vengono il carbonio, l'ossigeno e l'azoto nell'universo?" disse Kastner. "Lo vediamo generato nelle stelle simili al Sole che stanno morendo, come la stella che è appena morta e ha creato l'Anello Meridionale. Gran parte di quel gas molecolare potrebbe finire nelle atmosfere planetarie e le atmosfere possono consentire la vita."
Ulteriori informazioni: Joel H. Kastner et al, L'esoscheletro molecolare della nebulosa planetaria ad anello NGC 3132, The Astrophysical Journal (2024). DOI:10.3847/1538-4357/ad2848
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