Nowe modele pozwalają zajrzeć do serca Mgławicy Rozeta

Zdjęcie Mgławicy Rozeta stworzone z danych zebranych w ramach fotometrycznego przeglądu H-alfa INT. Źródło: Nick Wright, Keele University

Dziura w samym sercu zachwycającego, przypominającego różę obłoku międzygwiezdnego zdumiewa astronomów od dziesięcioleci. Nowe badania przeprowadzone przez naukowców z Uniwersytetu w Leeds oferują wyjaśnienie różnicy między wiekiem i rozmiarami centralnego otworu w Mgławicy Rozeta a jej gwiazd centralnych.

Mgławica Rozeta znajduje się wewnątrz Drogi Mlecznej i oddalona jest od Ziemi o około 5000 lat świetlnych. Jej najbardziej charakterystyczne cechy to przypominający kwiat róży kształt oraz charakterystyczny otwór w samym środku. Owa mgławica jest międzygwiezdnym obłokiem pyłu, wodoru, helu i innych zjonizowanych gazów, w sercu którego znajduje się gromada kilku masywnych gwiazd.

Wiatry gwiezdne i jonizujące promieniowanie owych masywnych gwiazd wpływają na kształt tego gigantycznego obłoku molekularnego. Jednak rozmiary i wiek otworu w centrum mgławicy są za małe, gdy porównamy je do wieku znajdujących się w jego środku gwiazd.

Dzięki symulacjom komputerowym, astronomowie z Leeds oraz Uniwersytetu Keele odkryli, że mgławica powstała w płaskim i cienkim obłoku molekularnym, a nie w sferycznym lub grubym dysku, co mogłyby wskazywać niektóre zdjęcia. Cienka struktura obłoku skupia wiatry gwiezdne wiejące z centrum obłoku w określonym kierunku, co może odpowiadać za stosunkowo niewielkie rozmiary otworu centralnego.

Główny badacz projektu, dr Christopher Wareing powiedział: „Masywne gwiazdy, które tworzą gromadę gwiazd w środku Mgławicy Rozeta mają kilka milionów lat i już połowę życia za sobą. Zważając na czas, przez który emitują one już swoje wiatry gwiezdne, można byłoby się spodziewać, że otwór centralny mgławicy będzie nawet dziesięciokrotnie większy”.

Trójwymiarowa wizualizacja symulowanej mgławicy, przedstawiająca kolorem czerwonym gęsty, płaski obłok molekularny oraz wiatry gwiezdne uciekające z mgławicy (niebieski). Szarym kolorem oznaczono linie pola magnetycznego. Pole magnetyczne jest niezwykle istotne podczas formowania się dyskowych, a nie sferycznych, obłoków molekularnych. Źródło: C. J. Wareing et al. 2018, MNRAS

„Symulowaliśmy wpływ wiatru gwiazdowego oraz powstawanie tej mgławicy za pomocą różnych modeli obłoków molekularnych od sferycznego, przez gruby, włóknisty dysk po cienki dysk, przy czym wszystkie one powstały z tego samego początkowego obłoku o niskiej gęstości”.

„Dopiero cienki dysk pozwolił na odtworzenie fizycznego kształtu – rozmiarów otworu, kształtu oraz orientacji pola magnetycznego – mgławicy, przy zgodnym wieku gwiazd centralnych i natężeniu wiatrów gwiezdnych”.

„Stworzenie modelu tak dokładnie odtwarzającego wygląd fizyczny mgławicy, nawet nie zakładając takiego wyniku, jest czymś wyjątkowym”.

„Mieliśmy także szczęście, że mogliśmy zastosować dane do naszych modeli pochodzące z trwającego przeglądu Gaia, bowiem kilka jasnych gwiazd z Mgławicy Rozeta była obserwowana przez satelitę Gaia”.

Przekrój przez symulację Mgławicy Rozeta, prostopadle do dysku obłoku molekularnego. Dysk obłoku (czerwony) wyraźnie skupia wiatr y gwiazd centralnych (niebieski) w otoczenie dysku (zielony). Źródło: C. J. Wareing et al, 2018, MNRAS

Zastosowanie tych danych do naszych modeli pozwoliło nam na uzyskanie nowych informacji o rolach, jakie poszczególne gwiazdy odgrywają w Mgławicy Rozeta. Teraz naukowcy planują przyjrzenie się wielu innym, podobnym obiektom w naszej Galaktyce i sprawdzenie, czy także w ich wypadku uda się odszyfrować ich kształt.

Symulacje, których wyniki opublikowano wczoraj w periodyku Monthly Notices of the Royal Astronomical Society zostały przeprowadzone w Advanced Research Computing Centre w Leeds. Dziewięć symulacji wymagało około pół miliona godzin CPU – czyli na standardowym komputerze domowym obliczenia te zajęłyby około 57 lat pracy.

Martin Callaghan, członek zespołu ARCC w Leeds dodaje: „Fakt, że symulacje Mgławicy Rozeta zajęłyby ponad pięćdziesiąt lat na standardowym komputerze jest jednym z podstawowych powodów, dla których udostępniamy badaczom superkomputery. Dzięki nim symulacje Mgławicy Rozeta mogliśmy wykonać w ciągu kilku tygodni”.

Źródło: University of Leeds