ערפיליות פלנטריות מרחיבות פגזי גז שמופלטות על ידי כוכבים דמויי שמש בסוף תקופת חייהם. כוכבים דמויי שמש מבלים את מרבית חייהם בשריפת מימן להליום. בסוף שלב היתוך מימן זה, כוכבים אלה מגדילים את קוטרם בערך גורם של 100 והופכים ל"כוכבי ענק אדומים ". בסוף שלב הענק האדום, שכבות הכוכב החיצוניות מפוצצות. הגז שנפלט ממשיך להתפשט החוצה מהכוכב המרכזי שנותר, שלימים מתפתח ל"גמד לבן "כשכל האיחוי הגרעיני הופסק. אסטרונומים מאמינים כי נוצרת ערפילית פלנטרית כאשר רוח כוכבית מהירה המגיעה מהכוכב המרכזי תופסת רוח איטית יותר שהופקה מוקדם יותר כאשר הכוכב פלט את רוב השכבות החיצוניות שלו. בגבול בין שתי הרוחות מתרחש הלם המייצר את הקליפה הצפופה הנראית לעין האופיינית לערפיליות פלנטריות. מעטפת הגז נרגשת ומוארת על ידי האור שפולט הכוכב המרכזי הלוהט. האור מהכוכב המרכזי מסוגל להאיר את הערפילית הפלנטרית במשך כ 10,000 שנה.
הצורות שנצפו של ערפיליות פלנטריות תמוהות מאוד: רובן (כ -80%) הן דו-קוטביות או אליפטיות ולא סימטריות כדוריות. מורכבות זו הובילה לתמונות יפות ומדהימות המתקבלות באמצעות טלסקופים מודרניים. התמונות למטה משוות ערפיליות פלנטריות לצורות דו קוטביות (שמאל) וכדוריות (מימין).
הסיבה לכך שרוב הערפיליות הפלנטריות אינן כדוריות אינה מובנת היטב. עד כה נחשבו מספר השערות. אחת מהן מציעה כי הצורות המוזרות של ערפיליות פלנטריות עשויות להיות כתוצאה מאפקט צנטריפוגלי כלשהו שנובע מסיבוב מהיר של ענקים אדומים. תיאוריה אחרת היא שהסימטריה של רוח הכוכב עשויה להיות מושפעת מכוכבת נלווית. עם זאת, התיאוריות האחרונות והמשכנעות המסבירות את צורות הערפיליות כוללות שדות מגנטיים.
נוכחותם של שדות מגנטיים תסביר יפה את צורותיהם המסובכות של ערפיליות פלנטריות, שכן החומר שנפלט נלכד לאורך קווי שדה מגנטי. ניתן להשוות את זה לסתימות ברזל שנלכדו לאורך קווי השדה של מגנט בר - הדגמה קלאסית בכיתות הפיזיקה בתיכון. מכיוון ששדות מגנטיים חזקים על פני הכוכב מפעילים לחץ גם על הגז, חומר יכול ביתר קלות להשאיר את הכוכב בקטבים המגנטיים שבהם השדה המגנטי הוא החזק ביותר.
ישנן כמה דרכים שניתן ליצור שדות מגנטיים בסביבת ערפיליות פלנטריות. ניתן לייצר שדות מגנטיים על ידי דינמו מהממים בשלב בו נפלטת הערפילית. כדי שתוכל להתקיים דינמו, ליבת הכוכב צריכה להסתובב מהר יותר מהמעטפה (כפי שקורה בשמש). יתכן גם שהשדות המגנטיים הם שרידים מאובנים בשלבים קודמים של התפתחות כוכבים. ברוב הנסיבות, העניין בכוכבים הוא כה מוליך חשמלי עד כדי כך ששדות מגנטיים יכולים לשרוד במשך מיליונים או מיליארדי שנים. שני המנגנונים, בשילוב עם האינטראקציה של החומר שנפלט עם הגז הבין-כוכבי מסביב, יוכלו לעצב את הערפיליות הפלנטריות.
עד לאחרונה הרעיון ששדות מגנטיים הם מרכיב חשוב בעיצוב הערפיליות הפלנטריות היה טענה תיאורטית גרידא. בשנת 2002 נמצאו האינדיקציות הראשונות לנוכחות שדות מגנטיים כאלה. תצפיות רדיו חשפו שדות מגנטיים במעטפות סביב כוכבי ענק. מעטפות ארוכות-כוכבים אלה הן אבות צאצאים של ערפיליות פלנטריות. עם זאת, מעולם לא נצפה שדה מגנטי כזה בערפיליות עצמן. כדי להשיג רמז ישיר לנוכחות שדות מגנטיים בערפיליות פלנטריות, החליטו האסטרונומים להתמקד בכוכבים המרכזיים, שם היה צריך לשרוד את השדות המגנטיים.
עדות ישירה ראשונה זו הושגה כעת. לראשונה, סטפן ג'ורדן וצוותו זיהו שדות מגנטיים בכמה כוכבים מרכזיים של ערפיליות פלנטריות. הם השתמשו בספקטרוגרף FORS1 של טלסקופ גדול מאוד בגודל 8 מ '(VLT, מצפה הכוכבים האירופי הדרומי, צ'ילה), הם מדדו את הקיטוב של האור שנפלט על ידי ארבעה מכוכבים אלה. חתימות הקיטוב בקווי הספקטרום מאפשרים לקבוע את עוצמת השדות המגנטיים בכוכבים הנצפים. בנוכחות שדה מגנטי אטומים משנים את האנרגיה שלהם באופן אופייני; אפקט זה נקרא אפקט זיימן והתגלה בשנת 1896 על ידי פיטר זיימן בליידן (הולנד). אם האטומים האלה סופגים אור או פולטים אותם, האור הופך לקוטב. זה מאפשר לקבוע את חוזק השדה המגנטי על ידי מדידת חוזק הקיטוב. חתימות קיטוב אלה בדרך כלל חלשות מאוד. מדידות כאלה מצריכות נתונים באיכות גבוהה מאוד שניתן להשיג רק באמצעות טלסקופים בגודל 8 מטרים כמו ה- VLT.
על ידי הצוות נצפו ארבעה כוכבים מרכזיים של ערפיליות פלנטאריות ושדות מגנטיים נמצאו בכולם. ארבעת הכוכבים הללו נבחרו מכיוון שערפיליהם הפלנטריים הקשורים אליהם (בשם NGC 1360, HBDS1, EGB 5 ו- Abell 36) כולם אינם כדוריים. לכן, אם ההשערה של השדה המגנטי כדי להסביר את צורות הערפיליות הפלנטריות נכונה, כוכבים אלו צריכים להיות בעלי שדות מגנטיים חזקים. תוצאות חדשות אלה מראות שזה אכן המצב: חוזקות השדות המגנטיים שהתגלו נעים בין 1000 ל -3000 גאוס, כלומר פי אלף מעוצמת השדה המגנטי הגלובלי של השמש.
תצפיות חדשות אלה שפרסמו סטפן ג'ורדן וחבריו תומכות בהשערה כי שדות מגנטיים ממלאים תפקיד מרכזי בעיצוב ערפיליות פלנטאריות. כעת מתכנן הצוות לחפש שדות מגנטיים בכוכבים המרכזיים של הערפיליות הפלנטריות הכדוריות. כוכבים כאלה צריכים להיות בעלי שדות מגנטיים חלשים יותר מאלו שזה עתה התגלו. תצפיות עתידיות אלה יאפשרו לאסטרונומים לכמת טוב יותר את המתאם בין שדות מגנטיים לצורות המוזרות של ערפיליות פלנטריות.
בשנים האחרונות מעטות, תצפיות פולארימטריות עם ה- VLT הביאו לגילוי שדות מגנטיים במספר גדול של עצמים מהממים בשלבים האבולוציוניים המאוחרים. בנוסף לשיפור ההבנה של צורת הערפיליות הפלנטריות היפות הללו, איתור שדות מגנטיים אלה מאפשר למדע לקחת צעד קדימה לקראת הבהרת הקשר בין שדות מגנטיים לפיזיקה כוכבית.
המקור המקורי: סיפור האסטרוביולוגיה של נאס"א
