Τα πλανητικά νεφελώματα είναι ένα συναρπαστικό αστρονομικό φαινόμενο, ακόμα κι αν το όνομα είναι λίγο παραπλανητικό. Αντί να συσχετίζονται με πλανήτες, αυτά τα λαμπερά κελύφη αερίου και σκόνης σχηματίζονται όταν τα αστέρια εισέρχονται στις τελικές φάσεις της διάρκειας ζωής τους και ρίχνουν τα εξωτερικά τους στρώματα. Σε πολλές περιπτώσεις, αυτή η διαδικασία και η επακόλουθη δομή του νεφελώματος είναι το αποτέλεσμα του αστέρα να αλληλεπιδρά με ένα κοντινό σύντροφο αστέρι.
Πρόσφατα, κατά την εξέταση του πλανητικού νεφελώματος M3-1, μια διεθνής ομάδα αστρονόμων σημείωσε κάτι αρκετά ενδιαφέρον. Αφού παρατήρησαν το κεντρικό αστέρι του νεφελώματος, το οποίο είναι στην πραγματικότητα ένα δυαδικό σύστημα, παρατήρησαν ότι το ζευγάρι είχε μια απίστευτα μικρή τροχιακή περίοδο - δηλαδή τα αστέρια περιστρέφονται μεταξύ τους μία φορά κάθε 3 ώρες και 5 λεπτά. Με βάση αυτήν τη συμπεριφορά, το ζευγάρι είναι πιθανό να συγχωνευθεί και να προκαλέσει μια έκρηξη nova.
Η ομάδα, με επικεφαλής τον David Jones από το Instituto Astrofisica de Canarias και το Universidad de La Laguna, ανέφερε τα ευρήματά τους στο Μηνιαίες Ειδοποιήσεις της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας: Γράμματα. Η ομάδα περιελάμβανε άλλα μέλη του (IAC) καθώς και το Ευρωπαϊκό Νότιο Παρατηρητήριο (ESO), το Αστρονομικό Κέντρο Nicolaus Copernicus (CAMK), το Αστρονομικό Παρατηρητήριο της Νότιας Αφρικής (SAAO) και το Παρατηρητήριο Astronómico Nacional (OAN-IGN).
Για χάρη της μελέτης τους, η ομάδα βασίστηκε στο Τηλεσκόπιο Νέας Τεχνολογίας του ESO (ESO-NTT), που βρίσκεται στο Παρατηρητήριο La Silla της Χιλής, για να εξετάσει το M3-1 για μια περίοδο αρκετών ετών. Αυτό το πλανητικό νεφέλωμα βρίσκεται στον αστερισμό Canis Major, περίπου 14.000 έτη φωτός από τη Γη. Στη διαδικασία, η ομάδα ανακάλυψε και μελέτησε τα δυαδικά αστέρια στο κέντρο του νεφελώματος.
Όπως ανέφερε ο Brent Miszalski - ερευνητής στο Μεγάλο Τηλεσκόπιο της Νότιας Αφρικής και συν-συγγραφέας της μελέτης - σε πρόσφατο δελτίο τύπου της Royal Astronomical Society, αυτή η ανακάλυψη επιβεβαίωσε αυτό που πολλοί αστρονόμοι είχαν ήδη υποψιαστεί. «Γνωρίζαμε ότι ο M3-1 έπρεπε να φιλοξενήσει ένα δυαδικό αστέρι», είπε, «οπότε ξεκινήσαμε να αποκτήσουμε τις απαιτούμενες παρατηρήσεις για να το αποδείξουμε αυτό και να συσχετίσουμε τις ιδιότητες του νεφελώματος με την εξέλιξη του άστρου ή των αστεριών που το σχημάτισαν».
Για κάποιο χρονικό διάστημα, το M3-1 έχει θεωρηθεί σταθερός υποψήφιος για ένα δυαδικό κεντρικό αστέρι με βάση τη δομή του (το οποίο διαθέτει εξέχοντα πίδακες και νήματα που είναι ενδεικτικά των δυαδικών αλληλεπιδράσεων). Ωστόσο, επειδή τα αστέρια είναι τόσο κοντά μεταξύ τους, δεν μπορούν να διαχωριστούν χωριστά από το έδαφος. Ως αποτέλεσμα, οι επιστήμονες έχουν συμπεράνει την παρουσία ενός δεύτερου αστεριού από την παραλλαγή της συνδυασμένης φωτεινότητας τους.
Η πιο προφανής αιτία αυτών των παραλλαγών θα ήταν ο τρόπος με τον οποίο τα αστέρια περιορίζουν περιοδικά το ένα το άλλο, το οποίο θα προκαλούσε σημαντική πτώση της φωτεινότητας. Όπως εξήγησε ο Henri Boffin - ερευνητής του ESO στη Γερμανία:
«Όταν ξεκινήσαμε τις παρατηρήσεις, ήταν αμέσως σαφές ότι το σύστημα ήταν δυαδικό. Είδαμε ότι το φαινομενικά μονό αστέρι στο κέντρο του νεφελώματος άλλαζε γρήγορα στη φωτεινότητα και ξέραμε ότι αυτό πρέπει να οφείλεται στην παρουσία ενός συνοδευτικού αστέρα. "
Ωστόσο, η ομάδα εξέπληξε το γεγονός ότι το ζευγάρι είχε μια από τις μικρότερες τροχιακές περιόδους (3 ώρες και 5 λεπτά) από δυαδικά αστέρια που έχουν ανακαλυφθεί μέσα σε ένα νεφέλωμα μέχρι σήμερα. Κατέληξαν επίσης στο συμπέρασμα ότι τα αστέρια είναι τόσο κοντά που ουσιαστικά αγγίζουν. Ως αποτέλεσμα, οι δύο είναι πιθανό να υποστούν έκρηξη nova στο μέλλον, όπου το υλικό μεταφέρεται από το ένα αστέρι στο άλλο, δημιουργώντας μια κρίσιμη μάζα που πυροδοτεί μια βίαιη θερμοπυρηνική έκρηξη.
Όπως δήλωσε η Paulina Sowicka, φοιτητής διδακτορικού στο Αστρονομικό Κέντρο Nicolas Copernicus στην Πολωνία:
«Μετά τις διάφορες εκστρατείες παρατήρησης στη Χιλή, είχαμε αρκετά δεδομένα για να αρχίσουμε να κατανοούμε τις ιδιότητες των δύο αστεριών - τις μάζες, τις θερμοκρασίες και τις ακτίνες τους. Ήταν μια πραγματική έκπληξη που τα δύο αστέρια ήταν τόσο κοντά μεταξύ τους και τόσο μεγάλα που σχεδόν αγγίζουν το ένα το άλλο. Μια έκρηξη nova θα μπορούσε να λάβει χώρα σε λίγες χιλιάδες χρόνια από τώρα. "
Όταν τα δύο αστέρια συγχωνευτούν και προκαλέσουν μια έκρηξη nova, το σύστημα θα αυξήσει τη φωτεινότητα έως και ένα εκατομμύριο φορές, γεγονός που θα φωτίσει σημαντικά το γύρω νεφέλωμα και θα δημιουργήσει μια απίστευτη εμφάνιση φωτός. Επιπλέον, η ανίχνευση αυτού του δυαδικού ζεύγους είναι επίσης ασυμβίβαστη με τη συμβατική σκέψη για το πώς εξελίσσονται τα δυαδικά αστέρια μέσα σε ένα πλανητικό νεφέλωμα.
Προηγουμένως, οι αστρονόμοι δούλευαν με την υπόθεση ότι τα δυαδικά αστέρια είναι καλά διαχωρισμένα μετά το σχηματισμό ενός πλανητικού νεφελώματος. Βασικά, θεωρήθηκε ότι δεν θα ήταν μέχρι τα αέρια του νεφελώματος να επεκταθούν και να διαλυθούν (στο σημείο που δεν ήταν πλέον ορατό) ότι ένα δυαδικό ζεύγος θα μπορούσε να αρχίσει να αλληλεπιδρά και πάλι, οδηγώντας σε συγχώνευση και έκρηξη nova.
Αλλά με αυτήν την τελευταία παρατήρηση, αυτή η θεωρία μπορεί να αμφισβητηθεί. Αυτή η μελέτη ενισχύεται επίσης από μια παρόμοια έκρηξη nova (γνωστή ως Nova Vul 2007) που παρατηρήθηκε μέσα σε ένα πλανητικό νεφέλωμα το 2007. Όπως εξήγησε ο Jone:
«Το γεγονός 2007 ήταν ιδιαίτερα δύσκολο να εξηγηθεί. Όταν τα δύο αστέρια είναι αρκετά κοντά για ένα nova, το υλικό στο πλανητικό νεφέλωμα θα έπρεπε να έχει επεκταθεί και να διασκορπιστεί τόσο πολύ ώστε να μην είναι πλέον ορατό. Στα κεντρικά αστέρια του M3-1, έχουμε βρει έναν άλλο υποψήφιο για παρόμοια έκρηξη nova στο σχετικά κοντινό μέλλον. "
Κοιτώντας μπροστά, η ομάδα ελπίζει να πραγματοποιήσει περαιτέρω μελέτες για το M3-1 και άλλα νεφελώματα όπως αυτό. Αυτές οι παρατηρήσεις θα μπορούσαν να δώσουν στους αστρονόμους μεγαλύτερη εικόνα για τις φυσικές διεργασίες και την προέλευση ορισμένων από τα πιο ισχυρά φαινόμενα στο Σύμπαν. Αυτές περιλαμβάνουν κατακλυσμικές μεταβλητές (όπου ένα αστέρι σιφώνει υλικό από ένα άλλο) novae, και ίσως ακόμη και σουπερνόβα.
