Сяйво двох епох: планетарна туманність NGC 1514 у зображеннях WISE і Webb

Перший погляд на «Кришталеву кулю» — таку неофіційну назву отримала планетарна туманність NGC 1514через сяйво своїх багатих оболонок — людина побачила ще наприкінці XVIII ст., коли Вільям Гершель 13 листопада 1790 р. заніс її до каталогу нових туманностей. Вона лежить у сузір’ї Тельця за ≈ 1500 св. р. від Землі і вже понад дві сотні років служить лабораторією для вивчення фінального етапу еволюції зір [4]. Сьогодні, завдяки двом інфрачервоним космічним обсерваторіям, ми можемо порівняти ранні знімки WISE із приголомшливо деталізованими кадрами James Webb Space Telescope і простежити, як подвійна зоря в самому серці туманності «вишиває» її пилові кільця [1, 2].

Планетарна туманність NGC 1514. Зображення James Webb Space Telescope

Планетарна туманність NGC 1514: історія відкриття та каталоги

Коли Гершель занотував об’єкт під номером IV.26, перед ним сяяла тьмяна куляста хмара з яскравою зорею в центрі. Лише у 1919 р. астрофізик Альфред Фаулер показав, що такі туманності не мають стосунку до планет, а є короткоживучими оболонками, які скидає червоний гігант, перетворюючись на білий карлик. У випадку NGC 1514 центральна система складається з двох зорь: спекотного білого карлика та супутника спектрального класу A, що обертаються за ≈ 9 років одна навколо одної [4]. Ця взаємодія — джерело складної, несподівано «текстурованої»геометрії туманності, яка далі розкрилася в інфрачервоному світлі.

Інфрачервона революція WISE: перше розкриття кільцевої структури

NASA запустила Wide‑field Infrared Survey Explorer (WISE) 14 грудня 2009 р. — невеликий телескоп із дзеркалом Ø 40 см і чотирма діапазонами (3,4–22 μm) [6]. Уже восени 2010 р. Майкл Ресслер з команди WISE повідомив про відкриття двох симетричних кілець навколо NGC 1514, ледь помітних у видимому світлі, але яскравих у середньому ІЧ‑діапазоні [5]. Кільця, за оцінками, мають діаметр близько 0,2 пк і температуру ≈ 160 K; пил у них світиться за рахунок поглинання ультрафіолету від білого карлика. Саме WISE уперше натякнув, що туманність не кульова, а скоріше нагадує «зрізану пісочний годинник» із виду — однак роздільна здатність 6″ не дозволяла розгледіти деталі [6].

Wide‑field Infrared Survey Explorer (WISE). Зображення: NASA, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=7607930

Сторінка JWST: деталізація пилових згустків та подвійної зорі

14 квітня 2025 р. інструмент MIRI на борту Webb оприлюднив найчіткіший портрет NGC 1514 [1]. З кутовою роздільною здатністю 0,2–0,3″ орбіта кілець виявилася нахиленою на ≈ 60 °, а ніжні «пасма» WISE перетворилися на сотні кудлатих грудочок пилу, між якими видні дірки, пробиті швидшими потоками газу [2]. Для астрономів важливо, що Webb підтвердив: масивні кільця — це тонкі шари, сформовані не пляшкоподібними «струменями», а швидше хвилями — шкарлупками, які вітри білого карлика ущільнюють у «пінисту» структуру.

Планетарна туманність NGC 1514 (зображення WISE та Webb)

Пара центральних зір, що здається однією через дифракційні «шипи», все‑таки лишається подвійною; саме вона, змінюючи відстань у своїй витягнутій орбіті, періодично підсилює втрату маси. Коли спокійне, повільне протікання газу (~10 км с⁻¹) змінює швидкий і менш густий бриз, два потоки стикаються й утворюють ударні фронти. Там, де густина зростає, пил росте й краще поглинає світло, тому кільця «пульсують» по довжині, стаючи то помаранчевими, то блакитними у кольорових композиціях Webb [2, 3].

Фізика еволюції та майбутні дослідження

Для зорі, що колись була у 3–4 рази масивнішою за Сонце, сьогоднішня сцена — кульмінація трансформації за ≈ 4 тис. років. Поки ядро стискалося до білого карлика, зовнішні шари розширювалися; відтак у просторі опинилася енергія, що еквівалентна втраті маси за рівнянням E = mc². Щойно утворилася щільна оболонка, ультрафіолет почав іонізувати газ, а дрібні силікатні зерна нагрілися до λ‑довжин, які чудово бачать MIRI.

Дані Webb дозволяють оцінити температуру окремих грудок пилу (120–180 K) і простежити градієнт іонізаційних стадій кисню, неону та сірки. Локальні «дірки» у кільцях — результат пробивання більш швидким вітром (> 200 км с⁻¹) крізь старі, щільні шари. Такі спостереження допомагають моделювати, як саме подвійність задає асиметрію: компаньйон може проходити крізь зовнішню оболонку, створюючи магнітні «стяги», які надалі спрямовують газ. У перспективі спектроскопія NIRSpec може уточнити хімічний баланс і відсутність складних вуглецевих молекул, зафіксовану MIRI, — поки що це лишається загадкою, адже карбон, як правило, рясно присутній у планетарних туманностях [2,4].

Джерела:

1. ESA/Webb. Planetary Nebula NGC 1514 (MIRI image) [Електронний ресурс]. – 14.04.2025. – Режим доступу: https://esawebb.org/images/weic2508a/

2. NASA. With NASA’s Webb, dying star’s energetic display comes into full focus [Електронний ресурс]. – 2025. – Режим доступу: https://science.nasa.gov/missions/webb/with-nasas-webb-dying-stars-energetic-display-comes-into-full-focus/

3. NASA / STScI. Planetary Nebula NGC 1514 (WISE and Webb images side by side) [Електронний ресурс]. – 2025. – Режим доступу: https://webbtelescope.org/…

4. Todd I. This is a dying star shedding itself out into space, and Webb has given scientists a clear look inside it // BBC Sky at Night Magazine. – 15.04.2025. – URL: https://www.skyatnightmagazine.com/news/webb-ngc-1514

5. Ressler M. E. та ін. The discovery of infrared rings in the planetary nebula NGC 1514 during the WISE all‑sky survey // The Astronomical Journal. – 2011. – arXiv:1011.3877. – URL: https://arxiv.org/abs/1011.3877

6. Grossman L. Weird ringed nebula glows in infrared // Wired. – 17.11.2010. – URL: https://www.wired.com/2010/11/wise-ringed-nebula