Впервые астрономы получили непосредственные доказательства того, как вещество, отброшенное звездой, за несколько тысяч лет утрачивает свою структуру и интегрируется в межзвездную среду. Это открытие дает возможность разобраться в механизмах высвобождения продуктов звездной эволюции – начиная с газа и заканчивая тяжелыми химическими соединениями – из внешних слоев светила, которые впоследствии возвращаются в общегалактический резервуар материи.

Расположенная на расстоянии около 650 световых лет от Земли туманность Улитка (NGC 7293) является одним из ближайших к нам объектов. Подобные звездные образования возникают, когда звезда, сопоставимая по размерам с Солнцем, достигает конца своего жизненного цикла и выбрасывает свои внешние оболочки, формируя белый карлик. Отброшенный газ постепенно рассеивается в окружающей межзвездной среде, однако детали этого заключительного этапа долгое время оставались неясными.

Впервые эти процессы были зафиксированы благодаря комплексу телескопов MOTHRA, находящемуся на территории Чили и обладающему высокой чувствительностью к слабому излучению разреженного газа. На полученных снимках было обнаружено 22 изогнутых образования, расположенные в восточной части NGC 7293. Они возникают перед плотными облаками вещества, которые быстро перемещаются по межзвездному пространству: при взаимодействии с окружающими материалами эти облака оказывают давление, формируя ударную волну.

Последующее сопоставление характеристик структур, находящихся на разном удалении от белого карлика, выявило закономерности. Близлежащие ударные фронты оказались большими по размеру, имели тонкую структуру и были хорошо очерчены, в то время как более отдаленные становились все менее заметными и фрагментировались. Диаметр дуг, определяемый астрономами на основе степени их кривизны, сокращался почти на три порядка величины с увеличением расстояния от центра туманности.

Проведенные вычисления продемонстрировали, что плотные скопления вещества, возникшие в результате разрушения звездной оболочки, перемещаются со скоростью приблизительно 40 километров за секунду. При столкновении с окружающей межзвездной средой они порождают ударные волны, распространяющиеся со скоростью около 85 километров в секунду. Анализируемая картина, по предварительным оценкам, является следствием постепенного распада древней газовой оболочки, ранее отброшенной звездой до образования туманности.

Исследователи определили, что время, необходимое для того чтобы плотные скопления материи перестали сохранять свою целостность, составляет приблизительно 10 тысяч лет. Аналогичные компактные ударные фронты, вероятно, могут возникать и на границах других туманностей. Их обнаружение станет значительно проще после завершения строительства MOTHRA: телескоп позволит регистрировать слабое свечение разреженного газа и выявлять подобные структуры в других планетарных туманностях.

Результаты научной работы, опубликованные в журнале NatureЭти данные позволяют более детально понять механизм возвращения вещества, выброшенного умирающими звездами, в межзвездную среду. В процессе этого в Галактику поступают газ, пыль и химические элементы, которые были накоплены или синтезированы внутри звезд. Со временем этот материал интегрируется с окружающим газом и может стать составной частью новых звёздных систем.