logo search
“ Планетарна туманність ”

Походження

Будова симетричної планетарної туманності. Швидкий зоряний вітер (блакитні стрілки) гарячого білого карлика — ядра туманності (у центрі), стикаючись з скинутою оболонкою — повільним зоряним вітром червоного гіганта (червоні стрілки), створює щільну оболонку (блакитного кольору), що світиться під впливом ультрафіолетового випромінювання ядра.

Планетарні туманності є завершальним етапом еволюції для багатьох зірок. Наше Сонце є зіркою середньої величини, і лише невелику кількість зірок перевершують його за масою. Зірки з масою у декілька разів більше сонячною на завершальному етапі існування перетворюються на найновіших. Зірки середньої і малої маси в кінці еволюційного шляху створюють планетарні туманності.

Типова зірка з масою у декілька разів менше сонячною світить впродовж більшої частини свого життя завдяки реакціям термоядерного синтезу гелію з водню в її ядрі (часто замість терміну «термоядерний синтез» уживається термін «горіння», в даному випадку — горіння водню). Енергія, що вивільняється в цих реакціях, утримує зірку від колапсу під силою власного тяжіння, роблячи її тим самим стабільною.

Після декількох мільярдів років запас водню вичерпується, і енергії стає недостатньо для утримання зовнішніх шарів зірки. Ядро починає стискатися і нагріватися. В даний час температура ядра Сонця складає приблизно 15 млн K, але після того, як запас водню буде вичерпаний, стиснення ядра примусить температуру піднятися до відмітки в 100 млн К. При цьому зовнішні шари охолоджуються і значно збільшуються в розмірах через дуже високу температуру ядра. Зірка перетворюється на червоний гігант. Ядро на цьому етапі продовжує стискатися і нагріватися; досягши температури в 100 млн K, починається процес синтезу вуглецю і кисню з гелію.

Відновлення термоядерних реакцій дозволяє припинитися подальшому стисненню ядра. Вигоряючий гелій незабаром створює інертне ядро, що складається з вуглецю і кисню, оточене оболонкою з гелію, що горить. Термоядерні реакції за участю гелію дуже чутливі до температури. Швидкість протікання реакції пропорційна T40, тобто збільшення температури всього на 2% приведе до подвоєння швидкості протікання реакції. Це робить зірку дуже нестабільної: малий приріст температури викликає швидке збільшення швидкості ходу реакцій, підвищуючи виділення енергії, що, у свою чергу, примушує збільшуватися температуру. Верхні шари гелію, що горить, починають швидко розширюватися, температура знижується, реакція сповільнюється. Все це може бути причиною могутніх пульсацій, іноді досить сильних, щоб викинути значну частину атмосфери зірки в космічний простір.

Викинутий газ формує оболонку, що розширюється, навколо оголілого ядра зірки. У міру того, як все велика частина атмосфери відділяється від зірки, проявляються все більш і більш глибші шари з вищими температурами. Досягши голою поверхнею (фотосферою зірки) температури в 30 000 K енергія ультрафіолетових фотонів, що випускаються, стає достатньою для іонізації атомів у викинутій речовині, що примушує його світитися. Таким чином, хмара стає планетарною туманністю.