Nove, zapanjujuće detaljne snimke koje je zabilježio svemirski teleskop James Webb pružile su znanstvenoj zajednici i javnosti dosad neviđen uvid u samo srce jednog od najljepših i najkompleksnijih objekata na noćnom nebu – maglice Leptir, poznate i pod kataloškom oznakom NGC 6302. Ove infracrvene oči u svemiru proniknule su kroz guste velove plina i prašine kako bi razotkrile dinamične procese koji se odvijaju oko umiruće zvijezde, nudeći portret kozmičke transformacije koji oduzima dah. Od guste, prašnjave strukture u obliku torusa koja okružuje središnju, skrivenu zvijezdu, do mlazova materijala koji izbijaju iz njezinih polova, Webbova promatranja slikaju potpuno novu, živopisnu sliku ove fascinantne planetarne maglice.

Razotkrivanje kozmičkog leptira

Smještena na udaljenosti od otprilike 3400 svjetlosnih godina u zviježđu Škorpion, maglica Leptir već je desetljećima predmet divljenja i proučavanja. Njezina delikatna, simetrična struktura koja podsjeća na raširena krila leptira učinila ju je jednim od najfotogeničnijih objekata dubokog svemira, a prethodno ju je u više navrata snimio i legendarni svemirski teleskop Hubble. Međutim, Webb, sa svojom sposobnošću promatranja u infracrvenom spektru, otvara potpuno novo poglavlje u razumijevanju ovog nebeskog dragulja.

Planetarne maglice, unatoč svom imenu, nemaju nikakve veze s planetima. Naziv je povijesna zabluda nastala prije nekoliko stoljeća kada su astronomi, koristeći tadašnje teleskope, uočili da ovi objekti imaju okrugli, diskoliki izgled sličan planetima. Iako je ime ostalo, danas znamo da su planetarne maglice zapravo posljednja, veličanstvena faza u životu zvijezda sličnih našem Suncu. Kada zvijezde mase između 0.8 i 8 puta veće od Sunčeve potroše svoje nuklearno gorivo, one odbacuju svoje vanjske slojeve plina u svemir. Ti odbačeni slojevi, obasjani i energizirani ultraljubičastim zračenjem iz vruće jezgre preostale zvijezde, počinju svijetliti, stvarajući spektakularne oblike i boje koje vidimo. Ova faza zvjezdane evolucije, poznata kao planetarna maglica, kozmički je treptaj oka koji traje svega dvadesetak tisuća godina.

Maglica Leptir je izvrstan primjer bipolarne maglice, što znači da ima dva jasno definirana režnja ili "krila" koja se šire u suprotnim smjerovima od središta. Tamna traka plina i prašine koja presijeca središte maglice i formira "tijelo" leptira zapravo je gusti, prstenasti torus koji gledamo s boka. Upravo taj torus igra ključnu ulogu u oblikovanju maglice, djelujući kao prepreka koja sprječava da plin istječe jednoliko u svim smjerovima i usmjerava ga prema polovima, stvarajući karakterističnu bipolarnu strukturu.

Srce tame: Potraga za skrivenom zvijezdom

Jedno od najvećih postignuća novih Webbovih promatranja jest precizno lociranje središnje zvijezde maglice Leptir. Ta zvijezda, drevna i nevjerojatno vruća jezgra nekadašnje zvijezde slične Suncu, bila je do sada neuhvatljiva za promatranja u optičkom dijelu spektra. Razlog njezine nevidljivosti leži upravo u gustom prašnjavom torusu koji je okružuje, a koji učinkovito blokira svu vidljivu svjetlost. Prethodne potrage za zvijezdom nisu imale kombinaciju infracrvene osjetljivosti i prostorne rezolucije potrebne da se prodre kroz tu prašnjavu zavjesu.

Koristeći svoj Instrument za srednje infracrveno područje (MIRI), Webb je uspio detektirati toplinski sjaj oblaka prašine koji se nalazi neposredno oko zvijezde, a koji je sama zvijezda zagrijala. To je omogućilo znanstvenicima da s velikom preciznošću odrede njezinu lokaciju. Procjenjuje se da temperatura ove središnje zvijezde doseže nevjerojatnih 220.000 Kelvina (oko 220.000 °C), što je čini jednom od najtoplijih poznatih zvijezda u našoj galaksiji. Upravo taj užareni zvjezdani motor svojom energijom napaja cijelu maglicu i čini je vidljivom, a njegova snaga, kako se čini, kanalizirana je upravo kroz gusti prašnjavi pojas koji ga okružuje.

Anatomija prašnjavog prstena

Nova Webbova slika, dobivena kombinacijom kamere i spektrografa instrumenta MIRI, pruža neviđen uvid u kompleksnu strukturu središnjeg torusa. Analiza podataka otkrila je da se ovaj prsten sastoji od mješavine kristalnih silikata, poput kvarca, kao i nepravilnih, amorfnih zrnaca prašine. Veličina tih zrnaca prašine reda je veličine milijuntog dijela metra, što se u kozmičkim razmjerima smatra prilično velikim. Takva veličina sugerira da su zrnca imala dovoljno vremena za rast i aglomeraciju, što ukazuje na dugotrajan i stabilan proces formiranja unutar ovog gustog okruženja. Sastav i struktura ovog torusa ključni su za razumijevanje ne samo oblika maglice Leptir, već i kemijskih procesa koji se odvijaju u posljednjim stadijima zvjezdane evolucije.

Kemijski otisci u krilima maglice

Zahvaljujući spektrografskim mogućnostima, znanstvenici su analizom Webbovih podataka uspjeli identificirati gotovo 200 spektralnih linija. Svaka od tih linija predstavlja jedinstveni "otisak prsta" određenog atoma ili molekule, otkrivajući detaljne informacije o kemijskom sastavu, temperaturi i gustoći plina u različitim dijelovima maglice. Ovi podaci otkrivaju složenu, ugniježđenu i međusobno povezanu strukturu koju iscrtavaju različite kemijske vrste.

Primijećena je jasna slojevita struktura. Ioni koji zahtijevaju najveću količinu energije za svoje formiranje, poput onih visoko ioniziranih elemenata, koncentrirani su najbliže vrućoj središnjoj zvijezdi. S druge strane, oni koji zahtijevaju manje energije nalaze se na većim udaljenostima. Elementi poput željeza i nikla pokazali su se posebno zanimljivima, jer prate putanju dvaju snažnih mlazova koji izbijaju iz zvijezde u suprotnim smjerovima, probijajući se kroz okolni plin.

Neočekivano otkriće: Molekularni gradivni blokovi

Možda i najintrigantnije otkriće proizašlo iz ovih promatranja jest detekcija svjetlosti koju emitiraju složene molekule na bazi ugljika poznate kao policiklički aromatski ugljikovodici (PAH). Ove molekule imaju ravne, prstenaste strukture, slične saću u košnicama. Na Zemlji, PAH molekule često nalazimo u dimu logorske vatre, ispušnim plinovima automobila ili na prepečenom tostu. Njihovo prisustvo u svemiru od velikog je interesa jer se smatraju jednim od potencijalnih gradivnih blokova za složenije organske molekule.

Ono što ovo otkriće čini posebnim jest lokacija na kojoj su PAH molekule pronađene. Istraživački tim sumnja da su ove molekule nastale kada je "mjehur" zvjezdanog vjetra, koji potječe od središnje zvijezde, probio okolni gušći plin. Ovo bi mogao biti prvi izravan dokaz formiranja PAH molekula u planetarnoj maglici bogatoj kisikom, što pruža ključan uvid u detalje kemijskih puteva kojima nastaju ove važne molekule. To otkriće postavlja nova pitanja o kemiji ugljika u svemiru i uvjetima pod kojima se mogu formirati prekursori života.

Sinergija teleskopa: Webb, Hubble i ALMA

Ova studija, čiji su rezultati objavljeni u uglednom časopisu Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, savršen je primjer kako moderna astronomija napreduje kroz sinergiju različitih opservatorija. Iako Webb pruža revolucionarne podatke, oni su nadopunjeni arhivskim podacima s teleskopa Hubble, kao i podacima dobivenim pomoću Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), moćne mreže radio antena u Čileu. Dok Hubble pruža oštar pogled u vidljivom i bliskom ultraljubičastom spektru, a ALMA mapira hladniji plin i prašinu putem radio valova, Webbova sposobnost da zaviri u infracrveno srce maglice upotpunjuje sliku, omogućujući najcjelovitije razumijevanje maglice Leptir do danas. Webb, kao međunarodni partnerski projekt agencija NASA, ESA i CSA, nastavlja ispunjavati svoje obećanje kao najmoćniji svemirski teleskop ikad lansiran, otvarajući nove prozore u svemir i otkrivajući tajne kozmosa skrivene od naših očiju.