Disección de la anatomía de las nebulosas planetarias con el telescopio espacial Hubble

A la izquierda hay una imagen de la Nebulosa Jewel Bug (NGC 7027) capturada por el Telescopio Espacial Hubble en 2019 y lanzada en 2020. Un análisis adicional realizado por investigadores produjo la imagen RGB de la derecha, que muestra la extinción debido al polvo, como se infiere de la fuerza relativa de dos líneas de emisión de hidrógeno, en rojo; emisión de azufre, en relación con el hidrógeno, como verde; y emisión de hierro como azul. Crédito: STScI, Alyssa Pagan

Imágenes de dos nebulosas planetarias icónicas tomadas por el telescopio espacial Hubble están revelando nueva información sobre cómo desarrollan sus características dramáticas. Investigadores del Instituto de Tecnología de Rochester y el Observatorio Green Bank presentaron nuevos hallazgos sobre la Nebulosa Mariposa (NGC 6302) y la Nebulosa Jewel Bug (NGC 7027) en la 237a reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense el viernes 15 de enero de 2021.

La cámara de campo amplio 3 del Hubble observó las nebulosas en 2019 y principios de 2020 usando sus capacidades pancromáticas completas, y los astrónomos involucrados en el proyecto han estado usando imágenes de líneas de emisión desde luz ultravioleta cercana a infrarroja cercana para aprender más sobre sus propiedades. Los estudios fueron los primeros estudios de imágenes pancromáticas de su tipo diseñados para comprender el proceso de formación y probar modelos de formación de nebulosas planetarias impulsadas por estrellas binarias.

“Los estamos diseccionando”, dijo Joel Kastner, profesor del Centro Chester F. Carlson de Ciencias de la Imagen y de la Facultad de Física y Astronomía de RIT. “Podemos ver el efecto de la estrella central moribunda en cómo se desprende y tritura el material expulsado. Ahora estamos viendo dónde el material que la estrella central ha arrojado está siendo dominado por gas ionizado, donde está dominado por polvo más frío, e incluso cómo se ioniza el gas caliente, ya sea por los rayos UV de la estrella o por colisiones causadas por su presente. , vientos rápidos “.

En la parte superior hay una imagen de la Nebulosa de la Mariposa (NGC 6302) capturada por el Telescopio Espacial Hubble en 2019 y publicada en 2020. Un análisis adicional realizado por los investigadores produjo la imagen RGB en la parte inferior, que muestra la extinción debido al polvo, según se infiere del relativo intensidad de dos líneas de emisión de hidrógeno, en rojo; emisión de nitrógeno, en relación con hidrógeno, como verde; y emisión de hierro como azul. Crédito: STScI, APOD / J. Schmidt; J. Kastner (RIT) y col.

Kastner dijo que el análisis de las nuevas imágenes HST de la Nebulosa de la Mariposa está confirmando que la nebulosa fue expulsada hace solo unos 2.000 años, un parpadeo para los estándares de la astronomía, y estableció que la emisión de hierro en forma de S ayuda a darle las “alas”. de gas es aún más joven. Sorprendentemente, encontraron que, si bien los astrónomos anteriormente creían que habían localizado la estrella central de la nebulosa, esa estrella previamente identificada en realidad no está asociada con la nebulosa y, en cambio, está mucho más cerca de la Tierra que la Nebulosa Mariposa. Kastner dijo que espera que los estudios futuros con el Telescopio espacial James Webb podría ayudar a localizar la verdadera estrella moribunda en el corazón de la nebulosa.

El análisis en curso del equipo de la nebulosa Jewel Bug se basa en una línea base de 25 años de mediciones que se remontan a las primeras imágenes del Hubble. Paula Moraga Baez, Doctora en Ciencias y Tecnología Astrofísicas. Un estudiante de DeKalb, Ill., llamó a la nebulosa “notable por su yuxtaposición inusual de estructuras simétricas circularmente, simétricas y simétricas (bipolares)”. Moraga señaló: “La nebulosa también retiene grandes masas de gas molecular y polvo a pesar de albergar una estrella central caliente y mostrar estados de alta excitación”.

La imagen RGB de la derecha revela la separación espacial de las moléculas CO + (rojo) y HCO + (azul), indicativa de procesos de rayos X y UV, respectivamente. La imagen óptica mucho más profunda de [O III] (verde) proporciona una yuxtaposición de la estructura atómica ionizada y la de las observaciones radiomoleculares. Crédito: STScI, Alyssa Pagan; J. Bublitz (NRAO / GBO) y col.

Jesse Bublitz ’20 Ph.D. (ciencias y tecnología astrofísicas), ahora investigador postdoctoral en el Observatorio Green Bank, ha ampliado el análisis del equipo de NGC 7027 con imágenes de radio del Telescopio Northern Extended Millimeter Array (NOEMA), a partir del cual ha identificado trazadores moleculares de cómo los rayos ultravioleta y La luz de rayos X continúa alterando la química de la nebulosa. Las observaciones combinadas de telescopios en otras longitudes de onda, como Hubble, y las moléculas brillantes CO + y HCO + de NOEMA indican cómo las diferentes regiones de NGC 7027 se ven afectadas por la radiación de alta energía de su estrella central.

“Estamos muy entusiasmados con estos hallazgos”, dijo Bublitz. “Esperábamos encontrar una estructura que mostrara claramente CO + y HCO + espacialmente coincidentes o completamente en regiones distintivas, lo cual hicimos. Este es el primer mapa de NGC 7027, o cualquier nebulosa planetaria, en la molécula CO +, y solo el segundo mapa de CO + de cualquier fuente astronómica ”.

Reunión: 237a reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense

Además de Kastner, Moraga y Bublitz, el equipo de investigación involucrado en el trabajo de imágenes del HST incluye a Rodolfo Montez Jr. ’10 Ph.D. (ciencia y tecnología astrofísicas) de Harvard-Smithsonian CfA; Bruce Balick de Universidad de Washington; así como Adam Frank y Eric Blackman de la Universidad de Rochester. El equipo internacional de colaboradores de Bublitz en la obtención de imágenes radiológicas de líneas moleculares de NGC 7027 incluye a Kastner, Montez Jr. y astrofísicos de España, Francia y Brasil.