ערפילית הבומרנג, ערפילית פרוטו-פלנטרית שנוצרה על ידי כוכב ענק אדום גוסס (שנמצא כ -5,000 שנות אור מכדור הארץ), הייתה תעלומה משכנעת עבור אסטרונומים מאז 1995. זה היה בזמן הזה, בזכות צוות שהשתמש בכוח שוחרר כעת בטלסקופ תת-מילימטרי שוודי-ESO 15 מטרים (SESTI) בצ'ילה, כי ערפילית זו התפרסמה כאובייקט הקר ביותר ביקום הידוע.
ועכשיו, למעלה מ 20 שנה מאוחר יותר, אנו עשויים לדעת מדוע. על פי צוות אסטרונומים שהשתמש במערך אטקמה גדול מילימטר / תת-מילימטר (ALMA) - שנמצא במדבר אטקמה בצפון צ'ילה - התשובה עשויה להיות כרוכה בכוכב לוויה קטן שצלל בענק האדום. תהליך זה יכול היה להפיץ את מרבית חומר הכוכב הגדול יותר, ולייצר יצירה קרה במיוחד של גז ואבק בתהליך.
ממצאי הצוות הופיעו בעיתון שכותרתו "המקום הקר ביותר ביקום: גישוש היציאה הקרה והדיסק המאובק בערפילית הבומרנג", שהופיע לאחרונה ב כתב עת אסטרופיסי. בהנהגת רג'נדרה סהאי, אסטרונום במעבדת הנעה סילונית של נאס"א, הם טוענים שההתרחבות המהירה של הגז הזה היא שגרמה לו להתקרר כל כך.
במקור שהתגלה בשנת 1980 על ידי צוות אסטרונומים שהשתמש בטלסקופ האנגלו-אוסטרלי במצפה האביב Siding, התעלומה של ערפילית זו התבררה כאשר אסטרונומים ציינו כי נראה כי היא סופגת את האור של הרקע המיקרוגל הקוסמי (CMB). קרינת רקע זו, שהיא שארית האנרגיה מהמפץ הגדול, מספקת את טמפרטורת הרקע הטבעית של החלל - 2.725 K (–270.4 ° C; -454.7 ° F).
על מנת שערפילית הבומרנג לקלוט את הקרינה ההיא, היה עליו להיות אפילו קר יותר מ- CMB. תצפיות לאחר מכן העלו כי אכן כך היה, שכן לערפילית יש טמפרטורה של פחות מחצי מעלות K (-272.5 מעלות צלזיוס; -458.5 מעלות צלזיוס). הסיבה לכך, על פי המחקר האחרון, קשורה לענן הגז המשתרע מהכוכב המרכזי למרחק של 21,000 AU (פי 21 מהמרחק בין כדור הארץ לשמש).
ענן הגז - שהוא תוצאה של מטוס שיורה על ידי הכוכב המרכזי - מתרחב בקצב מהיר פי 10 יותר ממה שכוכב יחיד יכול לייצר בעצמו. לאחר עריכת מדידות עם ALMA שגילו אזורים ביציאה שמעולם לא נצפו (למרחק של בערך 120,000 AUS), הצוות הגיע למסקנה שזה מה שמניע את הטמפרטורות לרמות נמוכות מזו של קרינת רקע.
עוד הם טוענים כי זו הייתה תוצאה של הכוכב המרכזי שהתנגש בעבר עם בן לוויה בינארי, ואף הצליח להסיק מה היה הראשי לפני שהתרחש הדבר. הראשוני, לטענתם, היה סניף הענק האדום (RGB) או כוכב ה- RGB המוקדם - כלומר כוכב בשלב האחרון של מחזור חייו - שההתרחבות שלו גרמה לכניסתו של בן לווייתו הבינארי לכוח המשיכה.
הכוכב המלווה היה מתמזג בסופו של דבר עם ליבתו, מה שגרם ליציאת הגז להתחיל. כפי שהסביר רג'נדרה סהאי בהודעה לעיתונות של NRAO:
"נתונים חדשים אלה מראים לנו כי מרבית המעטפה הכוכבית מכוכב הענק האדום האדום פוצצה בחלל במהירויות הרבה מעבר ליכולותיו של כוכב ענק אדום ואדום. הדרך היחידה להוציא כל כך הרבה מסה ובמהירויות כה קיצוניות היא מאנרגיית הכבידה של שני כוכבים אינטראקציה, שתסביר את התכונות התמוהות של היציאה הקרה במיוחד. "
ממצאים אלה התאפשרו הודות ליכולתו של ה- ALMA לספק מדידות מדויקות על היקף הערפל, הגיל, המסה והאנרגיה הקינטית. בנוסף, בנוסף למדידת קצב היציאה, הם התאספו כי הוא מתרחש בערך 1050 עד 1925 שנים. הממצאים מצביעים גם על כך שמספר ימיו של ערפילית בומרנג כאובייקט הקר ביותר ביקום הידוע.
במבט קדימה, כוכב הענק האדום במרכז צפוי להמשיך בתהליך הפיכתה לערפילית פלנטרית - שם הכוכבים משילים את שכבותיהם החיצוניות ליצירת מעטפת גז מתרחבת. מהבחינה הזו, זה צפוי להתכווץ ולהתחמם יותר, מה שיחמם את הערפילית סביבו ויהפוך אותה לבהירה יותר.
כפי שאמר לארס-אקקה ניימן, אסטרונום במצפה הכוכבים ALMA בסנטיאגו, צ'ילה, ומחבר משותף לעיתון, אמר:
"אנו רואים את האובייקט המופלא הזה בתקופה מאוד מיוחדת וקצרת חיים מאוד. יתכן שהמקפיאים העל-קוסמיים האלה נפוצים למדי ביקום, אבל הם יכולים לשמור רק על טמפרטורות קיצוניות כאלה לזמן קצר יחסית. "
ממצאים אלה יכולים גם לספק תובנות חדשות על תעלומה קוסמולוגית אחרת, וכך מתנהגים כוכבי ענק וחבריהם. כאשר הכוכב הגדול יותר במערכות אלו קיים את שלב הרצף הראשי שלו, הוא עשוי לצרוך את בן לווייתו הקטן יותר ובדומה להיות "מקפיא קוסמי". כאן טמון הערך של אובייקטים כמו ערפילית הבומרנג, שמאתגרת רעיונות קונבנציונליים לגבי אינטראקציות של מערכות בינאריות.
זה גם מדגים את הערך של מכשירי הדורות הבאים כמו ALMA. בהתחשב ביכולות האופטיות המעולות שלהם ויכולתם להשיג מידע ברזולוציה גבוהה יותר, הם יכולים להראות לנו כמה דברים שלא נראו מעולם לפני היקום שלנו, שיכולים רק לאתגר את התפיסות שלנו מראש מה אפשרי שם בחוץ.
