Το Νεφέλωμα Μπούμερανγκ, ένα πρωτο-πλανητικό νεφέλωμα που δημιουργήθηκε από ένα κόκκινο γίγαντα που πέθανε (βρίσκεται περίπου 5000 έτη φωτός από τη Γη), αποτελεί ένα συναρπαστικό μυστήριο για τους αστρονόμους από το 1995. Ήταν αυτή τη στιγμή, χάρη σε μια ομάδα που χρησιμοποίησε το τώρα-παροπλισμένο Σουηδικό-ESO Submillimetre Telescope 15 μέτρων (SESTI) στη Χιλή, ότι αυτό το νεφέλωμα έγινε γνωστό ως το πιο κρύο αντικείμενο στο γνωστό Σύμπαν.
Και τώρα, πάνω από 20 χρόνια αργότερα, ίσως ξέρουμε γιατί. Σύμφωνα με μια ομάδα αστρονόμων που χρησιμοποίησαν το Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) - που βρίσκεται στην έρημο Atacama στη βόρεια Χιλή - η απάντηση μπορεί να περιλαμβάνει ένα μικρό αστέρι συνοδείας που βυθίζεται στον κόκκινο γίγαντα. Αυτή η διαδικασία θα μπορούσε να είχε εκτοξεύσει το μεγαλύτερο μέρος της ύλης του μεγαλύτερου αστεριού, δημιουργώντας μια εξαιρετικά κρύα εκροή αερίου και σκόνης στη διαδικασία.
Τα ευρήματα της ομάδας εμφανίστηκαν σε ένα έγγραφο με τίτλο "The Coldest Place in the Universe: Probing the Ultra-cold Outflow and Dusty Disk in the Boomerang Nebula", το οποίο εμφανίστηκε πρόσφατα στο Αστροφυσική Εφημερίδα. Με επικεφαλής τον Raghvendra Sahai, αστρονόμο στο εργαστήριο Jet Propulsion της NASA, υποστηρίζουν ότι η ταχεία επέκταση αυτού του αερίου είναι αυτό που το έχει προκαλέσει να γίνει τόσο κρύο.
Αρχικά ανακαλύφθηκε το 1980 από μια ομάδα αστρονόμων χρησιμοποιώντας το αγγλο-αυστραλιανό τηλεσκόπιο στο Παρατηρητήριο Siding Spring, το μυστήριο αυτού του νεφελώματος έγινε εμφανές όταν οι αστρονόμοι σημείωσαν ότι φαίνεται να απορροφά το φως του Κοσμικού φόντου μικροκυμάτων (CMB). Αυτή η ακτινοβολία υποβάθρου, η οποία είναι η ενέργεια που απομένει από το Big Bang, παρέχει τη φυσική θερμοκρασία του χώρου - 2,725 K (-270,4 ° C; -454,7 ° F).
Για να μπορέσει το Νεφέλωμα Boomerang να απορροφήσει αυτήν την ακτινοβολία, έπρεπε να είναι ακόμη πιο κρύο από το CMB. Μεταγενέστερες παρατηρήσεις αποκάλυψαν ότι αυτό συνέβη στην πραγματικότητα, καθώς το νεφέλωμα έχει θερμοκρασία μικρότερη από μισό βαθμό Κ (-272,5 ° C, -458,5 ° F). Ο λόγος για αυτό, σύμφωνα με την πρόσφατη μελέτη, έχει να κάνει με το νέφος αερίου που εκτείνεται από το κεντρικό άστρο σε απόσταση 21.000 AU (21 χιλιάδες φορές την απόσταση μεταξύ της Γης και του Ήλιου).
Το νέφος αερίου - το οποίο είναι αποτέλεσμα ενός αεριωθούμενου αεροπλάνου που εκτοξεύεται από το κεντρικό αστέρι - επεκτείνεται με ρυθμό που είναι περίπου 10 φορές γρηγορότερος από αυτό που θα μπορούσε να παράγει ένα μόνο αστέρι. Αφού διεξήγαγε μετρήσεις με το ALMA που αποκάλυψαν περιοχές της εκροής που δεν είχαν ξαναδεί (σε απόσταση περίπου 120.000 AUs), η ομάδα κατέληξε στο συμπέρασμα ότι αυτό είναι που οδηγεί τις θερμοκρασίες σε επίπεδα χαμηλότερα από εκείνα της ακτινοβολίας στο παρασκήνιο
Υποστηρίζουν επίσης ότι αυτό ήταν το αποτέλεσμα του κεντρικού αστεριού να συγκρούστηκε με έναν δυαδικό σύντροφο στο παρελθόν, και ήταν ακόμη σε θέση να συμπεράνουν πώς ήταν το πρωταρχικό πριν από αυτό έγινε. Ο πρωταρχικός, ισχυρίζονται, ήταν ένα Red Giant Branch (RGB) ή ένα πρώιμο RGB αστέρι - δηλαδή ένα αστέρι στην τελική φάση του κύκλου ζωής του - του οποίου η επέκταση προκάλεσε τη δυαδική σύντροφό του να τραβηχτεί από τη βαρύτητά του.
Το συνοδευτικό αστέρι τελικά θα συγχωνευόταν με τον πυρήνα του, γεγονός που προκάλεσε την εκροή αερίου. Όπως εξήγησε ο Raghvendra Sahai σε δελτίο τύπου του NRAO:
«Αυτά τα νέα δεδομένα μας δείχνουν ότι το μεγαλύτερο μέρος του αστρικού φακέλου από το τεράστιο κόκκινο γιγαντιαίο αστέρι έχει εκτοξευτεί στο διάστημα με ταχύτητες που υπερβαίνουν τις δυνατότητες ενός μεμονωμένου, κόκκινου γιγαντιαίου αστεριού. Ο μόνος τρόπος για να εκτοξεύσεις τόση μάζα και σε τέτοιες ακραίες ταχύτητες είναι από τη βαρυτική ενέργεια δύο αλληλεπιδρώντων αστεριών, κάτι που θα εξηγούσε τις αινιγματικές ιδιότητες της εξαιρετικά κρύας εκροής. "
Αυτά τα ευρήματα έγιναν δυνατά χάρη στην ικανότητα της ALMA να παρέχει ακριβείς μετρήσεις σχετικά με την έκταση, την ηλικία, τη μάζα και την κινητική ενέργεια του νεφελώματος. Επίσης, εκτός από τη μέτρηση του ποσοστού εκροής, συγκεντρώθηκαν ότι πραγματοποιήθηκε για περίπου 1050 έως 1925 χρόνια. Τα ευρήματα δείχνουν επίσης ότι οι ημέρες του Νεφέλου του Μπούμερανγκ ως το πιο κρύο αντικείμενο στο γνωστό Σύμπαν μπορεί να αριθμηθούν.
Κοιτώντας μπροστά, το κόκκινο γιγαντιαίο αστέρι στο κέντρο αναμένεται να συνεχίσει τη διαδικασία να γίνει ένα πλανητικό νεφέλωμα - όπου τα αστέρια ρίχνουν τα εξωτερικά τους στρώματα για να σχηματίσουν ένα διαστελλόμενο κέλυφος αερίου. Από αυτή την άποψη, αναμένεται να συρρικνωθεί και να ζεσταθεί, κάτι που θα ζεσταίνει το νεφέλωμα γύρω του και θα το κάνει πιο φωτεινό.
Όπως είπε ο Lars-Åke Nyman, αστρονόμος στο Κοινό Παρατηρητήριο ALMA στο Σαντιάγο της Χιλής, και συν-συγγραφέας στο έγγραφο, δήλωσε:
«Βλέπουμε αυτό το αξιοσημείωτο αντικείμενο σε μια πολύ ειδική, πολύ βραχύβια περίοδο της ζωής του. Είναι πιθανό αυτοί οι σούπερ κοσμικοί καταψύκτες να είναι αρκετά συνηθισμένοι στο σύμπαν, αλλά μπορούν να διατηρήσουν τόσο ακραίες θερμοκρασίες μόνο για σχετικά μικρό χρονικό διάστημα. "
Αυτά τα ευρήματα θα μπορούσαν επίσης να παράσχουν νέες ιδέες για ένα άλλο κοσμολογικό μυστήριο, που είναι το πώς συμπεριφέρονται τα γιγαντιαία αστέρια και οι σύντροφοί τους. Όταν το μεγαλύτερο αστέρι σε αυτά τα συστήματα υπάρχει η κύρια φάση ακολουθίας του, μπορεί να καταναλώσει τον μικρότερο σύντροφό του και να γίνει παρόμοια «κοσμικός καταψύκτης». Εδώ βρίσκεται η αξία αντικειμένων όπως το Νεφέλωμα Boomerang, το οποίο αμφισβητεί τις συμβατικές ιδέες σχετικά με τις αλληλεπιδράσεις των δυαδικών συστημάτων.
Δείχνει επίσης την αξία των οργάνων επόμενης γενιάς όπως το ALMA. Δεδομένων των ανώτερων οπτικών δυνατοτήτων και της ικανότητάς τους να λαμβάνουν περισσότερες πληροφορίες υψηλής ανάλυσης, μπορούν να μας δείξουν κάποια πράγματα που δεν έχουμε ξαναδεί ποτέ για το Σύμπαν μας, τα οποία μπορούν να αμφισβητήσουν μόνο τις προκαταλήψεις μας για το τι είναι δυνατό εκεί έξω.
