Saturn er et ikon. Der er intet andet lignende i solsystemet, og det er noget, endda børn genkender. Men der er et fjernt objekt, som astronomer kalder Saturn-tågen, fordi det fra en afstand ligner planeten med sin udtalt ringede form.
Saturn-tågen har ingen relation til planeten, undtagen i form. Det er omkring fem tusinde lysår væk, så i et lille baghaveteleskop ligner det planeten. Men når astronomer træner store teleskoper på det, falder illusionen fra hinanden.
Forskere ved Spaniens Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) var en del af en nylig undersøgelse af Saturn-tågen. Deres papir, kaldet "En billeddannende spektroskopisk undersøgelse af planetneblen NGC 7009 med MUSE" blev offentliggjort i tidsskriftet Astronomy and Astrophysics. Det er den første detaljerede undersøgelse af en galaktisk planetarisk tåge med MUSE (Multi-Unit Spectral Explorer) integreret feltspektrograf på ESOs Very Large Telescope (VLT). Studiens hovedforfatter er Jeremy Walsh, forsker ved European Southern Observatory (ESO), hjemsted for VLT.
Saturn-tågen er en planetarisk tåge, et uheldigt navn på denne type objekt. Planetisk tåge har intet at gøre med planeter og alt at gøre med stjerner. En planetarisk tåge er faktisk en stjernen rest: Et lyst, skinnende lig, der er tilbage, efter at en stjerne løber tør for brændstof og dør. Hvad der er tilbage er en kompliceret struktur af skyer med forskellige temperaturgasser, oplyst af en hvid dværg i midten.
De blev kaldt planetarisk nebula, da de først blev set gennem teleskoper, fordi de på afstand ligner gasgiganterne i vores eget solsystem. Desværre har navnet holdt sig fast og forvirrende den astro-nysgerrige lige siden.
Saturn-tågen eller NGC 7009, som den er kendt, er en af de mest komplekse planetnebler derude, og den kompleksitet gør den til et spændende genstand for undersøgelse for astronomer og astrofysikere. Hvorfor ville det ikke være det? Bare se på det.
Denne nye undersøgelse er første gang, at MUSE-instrumentet på VLT'en blev brugt til at studere en galaktisk planetnebula. Astronomer involveret i undersøgelsen siger, at MUSE har afsløret uventet kompleksitet i Saturn-tågen.
Selve tågen består af gas og støv, der udvises af en rød gigantisk stjerne i slutningen af sit liv, oplyst af den overladte hvide dværg i midten. Astronomer ved dette, fordi de kan se hele processen, der spilles ud i andre stjerner over himlen på forskellige livsfaser. Men hvad de ikke ved, er detaljen i historien om en planetarisk nebels dannelse. Og de kan ikke lide at ikke vide.
MUSE-instrumentet på VLT er ideelt til arbejde som dette.
MUSE har den stærke evne til at føle lysets intensitet som en funktion af dets farve eller bølgelængde i hver af pixelene i dets billeder. I et enkelt billede kan MUSE opnå 900.000 spektre af små pletter af himlen. Den kan fange billeder af genstande som den planetariske tåge i tre dimensioner, og astronomer brugte al denne information til at afsløre uventet kompleksitet i Saturn-tågen. Hvad de fandt var en række strukturer, der var forbundet med forskellige atomer og ioner.
"Undersøgelsen afslørede, at disse strukturer repræsenterer reelle forskelle i egenskaber inden for nebulaen, såsom højere og lavere tæthed samt højere og lavere temperaturer," forklarer Jeremy Walsh, forsker ved European Southern Observatory (ESO) og første forfatter af undersøgelse. Walsh rapporterer, at en af implikationerne er, at "historiske - og enklere - undersøgelser baseret på det morfologiske udseende af planetariske tåger synes at signalere vigtige forbindelser til de underliggende forhold i gassen."
Ved hjælp af kraften fra MUSE-instrumentet og VLT afslørede teamet bag undersøgelsen data, der viser, at gassen inde i denne tåge ikke på nogen måde er ensartet. Deres papir kortlægger underformationer af gas og støv inden for nebulaen med fire temperaturer og tre densiteter.
Ana Monreal Ibero, anden forfatter af artiklen og forsker ved IAC, bemærkede om tilstedeværelsen og distributionen af brint og helium i Saturn-tågen. Hydrogen og helium er de to mest rigelige elementer i universet, og deres egenskaber i tågen er afgørende for at forstå dannelsen af objektet og døden af den røde kæmpe, der skabte det.
Hvad angår brint, sagde Ibero: ”Tilstedeværelsen af støv i en tåge kunne også udledes af ændringen i farve mellem forskellige emissionslinjer for brint, hvis forventede farve kan bestemmes ved atomteori. Vores team fandt, at fordelingen af støv i tågen ikke er ensartet, men viser et fald ved kanten af den indre gasskal. Dette resultat antyder skarpe ændringer i udstødningen af støv under de sidste dødsrammel af solstjernet eller alternativt af lokal støvdannelse og ødelæggelse. ”
Når det kommer til helium, siger den aktuelle nebulateori, at dens distribution i en planetnebula skal være ensartet. For at teste dette brugte forfatterne MUSE-data til at kortlægge helium i Saturn-tågen. De fandt variationer, der fulgte shell-morfologien i tågen. ”Dette indebærer, at de nuværende metoder til bestemmelse af helium skal forbedres, eller at antagelsen om, at overflod er ensartet, bør afvises.” siger Monreal Ibero.
Planetisk tåge er fascinerende genstande. Deres, lysende, spøgelsesagtige slør af gas og støv er uimodståelige for øjet. Dette er første gang, at MUSE er blevet brugt til at studere en planetarisk tåge, og selvom objektets skønhed er lidt betagende, er det den underliggende videnskab, der fascinerer astronomer og astrofysikere.
Forfatterne af papiret indrømmer, at de kun præsenterer en begrænset analyse i nogle henseender. Men deres arbejde viser, at MUSE-instrumentet er fuld af potentiale. Som de siger i konklusionen af deres artikel: "Observationerne demonstrerer det enorme potentiale for dette instrument til at fremme optiske spektroskopiske studier af udvidede emissionståger."
- IAC-pressemeddelelse: "Saturnavlen afslører dens kompleksitet"
- ESO Pressemeddelelse: “De underlige strukturer i Saturn-tågen”
- Forskningsartikel: En billeddannelsespektroskopisk undersøgelse af den planetariske tåge NGC 7009 med MUSE
- Wikipedia-indgang: Saturnavn
- ESO-webside: MUSE Multi Unit Spectroscopic Explorer
