เมื่อดาวฤกษ์ที่มีน้ำหนักเบาถึงปานกลางเช่นดวงอาทิตย์ของเราเข้าใกล้วัฏจักรชีวิตของพวกมันในที่สุดพวกเขาก็ถูกเหวี่ยงออกจากชั้นนอกของพวกมันและทิ้งดาวฤกษ์แคระขาวที่หนาแน่นไว้ข้างหลัง ชั้นนอกเหล่านี้กลายเป็นเมฆฝุ่นและก๊าซขนาดใหญ่ซึ่งมีสีสว่างและลวดลายที่ซับซ้อนซึ่งรู้จักกันในชื่อเนบิวลาดาวเคราะห์ สักวันหนึ่งดวงอาทิตย์ของเราจะกลายเป็นเนบิวลาดังกล่าวซึ่งสามารถมองได้จากแสงปี
กระบวนการนี้ซึ่งดาวฤกษ์ที่กำลังจะตายก่อให้เกิดฝุ่นละอองขนาดมหึมาเป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าสวยงามและสร้างแรงบันดาลใจอย่างไม่น่าเชื่อด้วยภาพมากมายที่ถ่ายโดย ฮับเบิล อย่างไรก็ตามหลังจากดู Ant Nebula ที่มีชื่อเสียงด้วย European Space Agency (ESA) Herschel Space Observatoryทีมนักดาราศาสตร์ค้นพบการปล่อยแสงเลเซอร์ที่ผิดปกติซึ่งแสดงว่ามีระบบดาวคู่ที่ใจกลางเนบิวลา
การศึกษาเรื่อง“เฮอร์เชล การสำรวจเนบิวลาดาวเคราะห์ (HerPlaNS): การรวมตัวกันอีกครั้งของไฮโดรเจนใน Mz 3“ เพิ่งปรากฏใน ประกาศรายเดือนของสมาคมดาราศาสตร์. การศึกษาครั้งนี้นำโดย Isabel Aleman แห่งมหาวิทยาลัยเซาเปาโลและ Leiden Observatory และรวมถึงสมาชิกจาก Herschel Science Center, Smithsonian Astrophysical Observatory, สถาบันดาราศาสตร์และ Astrophysics และมหาวิทยาลัยหลายแห่ง
Ant Nebula (aka. Mz 3) เป็นเนบิวลาดาวเคราะห์สองขั้วขนาดเล็กที่อยู่ในกลุ่มดาวนอร์มาและใช้ชื่อจากก้อนก๊าซและฝุ่นแฝดที่มีลักษณะคล้ายกับหัวและลำตัวของมด ในอดีตธรรมชาติที่สวยงามและซับซ้อนของเนบิวลานี้ถ่ายทำโดย NASA / ESA กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล. ข้อมูลใหม่ที่ได้จาก Herschel ยังระบุว่า Ant Nebula รับลำแสงเลเซอร์ที่ปล่อยจากแกนกลางอย่างรุนแรง
ในอวกาศการตรวจจับการปล่อยเลเซอร์อินฟราเรดนั้นมีความยาวคลื่นที่แตกต่างกันมากและภายใต้เงื่อนไขบางประการเท่านั้นและมีเลเซอร์เลเซอร์เพียงไม่กี่ดวงเท่านั้นที่เป็นที่รู้จัก ที่น่าสนใจมากคือนักดาราศาสตร์ Donald Menzel ผู้สังเกตและจำแนก Ant Nebula ในปี 2463 (เหตุใดจึงเป็นที่รู้จักอย่างเป็นทางการในชื่อ Menzel 3 หลังจากเขา) - ผู้ซึ่งเป็นหนึ่งในคนแรกที่เสนอว่าเลเซอร์สามารถเกิดขึ้นได้ในเนบิวลา
ภายใต้เงื่อนไขบางประการของ Menzel ภายใต้เงื่อนไข“ การขยายแสงโดยธรรมชาติจากการปล่อยรังสีที่กระตุ้น” (aka. ที่เราได้เลเซอร์มาจากคำว่า) จะเกิดขึ้นในอวกาศ นี่เป็นเวลานานก่อนที่การค้นพบเลเซอร์ในห้องปฏิบัติการเป็นโอกาสที่มีการเฉลิมฉลองเป็นประจำทุกปีในวันที่ 16 พฤษภาคมหรือที่รู้จักกันในชื่อ International Day of Light ของ UNESCO ดังนั้นจึงเหมาะสมอย่างยิ่งที่บทความนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวันที่ 16 พฤษภาคมซึ่งเป็นการเฉลิมฉลองการพัฒนาเลเซอร์และผู้ค้นพบ Theodore Maiman
ในฐานะที่เป็น Isabel Aleman ผู้เขียนหลักของกระดาษอธิบายผล:
“ เมื่อเราสังเกต Menzel 3 เราเห็นโครงสร้างที่ซับซ้อนน่าอัศจรรย์ที่สร้างขึ้นจากก๊าซไอออไนซ์ แต่เราไม่สามารถมองเห็นวัตถุที่อยู่ตรงกลางทำให้เกิดรูปแบบนี้ ต้องขอบคุณความไวและช่วงความยาวคลื่นกว้างของหอสังเกตการณ์เฮอร์เชลเราตรวจพบการปล่อยก๊าซชนิดที่หายากมากที่เรียกว่าการปล่อยก๊าซไฮโดรเจนด้วยแสงเลเซอร์ซึ่งรวมกันเป็นวิธีที่เปิดเผยโครงสร้างและสภาพร่างกายของเนบิวลา”
“ การปล่อยดังกล่าวนั้นมีการระบุไว้ในวัตถุเพียงไม่กี่ชิ้นมาก่อนและมันเป็นเรื่องบังเอิญที่มีความสุขที่เราตรวจพบชนิดของการปล่อยที่ Menzel แนะนำในหนึ่งในเนบิวลาดาวเคราะห์ที่เขาค้นพบ” เธอกล่าวเสริม
การปล่อยแสงเลเซอร์ที่พวกเขาสังเกตเห็นนั้นต้องการก๊าซที่หนาแน่นมากใกล้กับดาวฤกษ์ จากการเปรียบเทียบการสำรวจจากหอสังเกตการณ์เฮอร์เชลกับแบบจำลองเนบิวลาดาวเคราะห์ทีมพบว่าความหนาแน่นของก๊าซที่ปล่อยออกมาเลเซอร์นั้นมีความหนาแน่นมากกว่าก๊าซที่เห็นในเนบิวลาดาวเคราะห์ทั่วไปและประมาณหนึ่งหมื่นเท่า
โดยปกติแล้วบริเวณที่อยู่ใกล้กับดาวฤกษ์ที่ตายตัว - ในกรณีนี้ระยะทางระหว่างดาวเสาร์กับดวงอาทิตย์จะค่อนข้างว่างเปล่าเนื่องจากวัสดุของมันถูกปล่อยออกมาด้านนอกหลังจากที่ดาวฤกษ์ไปซูเปอร์โนวา ก๊าซที่เอื่อย ๆ ใด ๆ ก็จะหล่นลงมา แต่ในฐานะศาสตราจารย์อัลเบิร์ตซิจ์สตราจากศูนย์ฟิสิกส์ดาราศาสตร์ของ Jodrell Bank และผู้เขียนร่วมในการศึกษากล่าวว่า
“ วิธีเดียวที่จะเก็บก๊าซที่หนาแน่นเช่นนี้ไว้ใกล้กับดาวคือถ้ามันกำลังโคจรรอบมันในดิสก์ ในเนบิวลานี้เราสังเกตเห็นแผ่นดิสก์ที่มีความหนาแน่นอยู่ตรงกลางซึ่งมองเห็นจากขอบบน การวางแนวนี้ช่วยในการขยายสัญญาณเลเซอร์ ดิสก์บอกว่ามีดาวคู่เป็นคู่เพราะมันยากที่จะทำให้ก๊าซพุ่งออกไปสู่วงโคจรนอกเสียจากว่าดาวข้างเคียงเบี่ยงเบนมันไปในทิศทางที่ถูกต้อง เลเซอร์ทำให้เรามีวิธีที่ไม่เหมือนใครในการสำรวจดิสก์รอบดาวฤกษ์ใกล้ตายซึ่งอยู่ลึกเข้าไปในเนบิวลาดาวเคราะห์”
ในขณะที่นักดาราศาสตร์ยังไม่ได้เห็นดาวดวงที่สองที่คาดหวังพวกเขามีความหวังว่าการสำรวจในอนาคตจะสามารถระบุตำแหน่งได้ดังนั้นจึงเปิดเผยที่มาของเลเซอร์ลึกลับของเนบิวลา ในการทำเช่นนั้นพวกเขาจะสามารถเชื่อมต่อการค้นพบสองสิ่ง (เช่นเนบิวลาดาวเคราะห์และเลเซอร์) ที่สร้างโดยนักดาราศาสตร์คนเดียวกันเมื่อหนึ่งศตวรรษก่อน ในฐานะGöran Pilbratt นักวิทยาศาสตร์โครงการ Herschel ของ ESA ได้เพิ่ม:
“ การศึกษานี้แสดงให้เห็นว่า Ant Nebula ที่โดดเด่นอย่างที่เราเห็นในทุกวันนี้ถูกสร้างขึ้นโดยธรรมชาติที่ซับซ้อนของระบบดาวคู่ซึ่งมีอิทธิพลต่อรูปร่างคุณสมบัติทางเคมีและวิวัฒนาการในช่วงสุดท้ายของชีวิตดาวฤกษ์ เฮอร์เชลมอบความสามารถในการสังเกตที่สมบูรณ์แบบเพื่อตรวจจับเลเซอร์พิเศษนี้ใน Ant Nebula การค้นพบนี้จะช่วย จำกัด เงื่อนไขที่ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นและช่วยให้เราปรับแต่งแบบจำลองวิวัฒนาการดาวฤกษ์ของเรา นอกจากนี้ยังสรุปได้อย่างมีความสุขว่าภารกิจของเฮอร์เชลนั้นสามารถเชื่อมโยงการค้นพบสองสิ่งของ Menzel จากเกือบหนึ่งศตวรรษที่ผ่านมา”
กล้องโทรทรรศน์อวกาศรุ่นต่อไปที่สามารถบอกเราเพิ่มเติมเกี่ยวกับเนบิวลาดาวเคราะห์และวัฏจักรชีวิตของดาวรวมถึง กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ (JWST) เมื่อกล้องโทรทรรศน์ใช้พื้นที่ในปี 2020 มันจะใช้ความสามารถอินฟราเรดขั้นสูงเพื่อดูวัตถุที่ถูกบดบังด้วยก๊าซและฝุ่น การศึกษาเหล่านี้สามารถเปิดเผยมากเกี่ยวกับโครงสร้างภายในของเนบิวล่าและอาจทำให้เข้าใจได้ว่าทำไมพวกเขาจึงยิง“ เลเซอร์อวกาศ” ออกมาเป็นระยะ
