Za miliardy lat, gdy nasze Słońce zbliża się do końca swojego życia, a jądra helowe zaczną stapiać się z jego jądrem, gwałtownie puchnie i przekształca się w coś, co jest znane jako gwiazda czerwonego olbrzyma. Po połknięciu Merkurego, Wenus i Ziemi z trudem odbijania, urósłby tak duży, że nie mógłby już dłużej utrzymywać zewnętrznych warstw gazu i pyłu.
W chwalebnym finale warstwy te wystrzelą w kosmos, tworząc piękną zasłonę światła, która będzie świecić jak neon przez tysiące lat, zanim zniknie.
Galaktyka jest usiana tysiącami podobnych do klejnotów pomników, znanych jako mgławice planetarne. Jest to naturalny etap końcowy gwiazd o masie od połowy masy Słońca do ośmiokrotności jego masy. (Większość masywnych gwiazd ma bardziej gwałtowne zakończenie, eksplozję zwaną supernową.) Mgławice planetarne mają oszałamiająco różnorodne kształty, jak sugerują nazwy takie jak Krab Południowy, Kocie Oko i Motyl. Ale pomimo swojego piękna, była również zagadką dla astronomów. Jak kosmiczny motyl wyłania się z pozornie pozbawionego cech charakterystycznych okrągłego kokonu czerwonego olbrzyma?
Obserwacje i modele komputerowe wskazują teraz na wyjaśnienie, które 30 lat temu wydawałoby się dziwne: większość czerwonych olbrzymów ma znacznie mniejszą gwiazdę towarzyszącą ukrywającą się w ramionach grawitacji. Ta druga gwiazda przekształca się w mgławicę planetarną, tak jak garncarz tworzy miskę na kole garncarskim.
Dominująca teoria powstawania mgławic planetarnych obejmowała wcześniej tylko jedną gwiazdę – samego czerwonego olbrzyma. Przy słabej sile grawitacji na zewnętrznych warstwach bardzo szybko traci masę pod koniec swojego życia, tracąc do 1 procenta co sto lat. Wychodzi również jak garnek z wrzącą wodą pod powierzchnią, powodując pulsowanie zewnętrznych warstw. Astronomowie postawili hipotezę, że te impulsy wytwarzają fale uderzeniowe, które eksplodują Gaz i pył w kosmosie, tworząc tzw. wiatr gwiazdowy. Jednak całkowite wyrzucenie tej materii bez wpadania z powrotem do gwiazdy wymagałoby dużej ilości energii. Nie może być żadnego delikatnego wydechu, tego wiatru; Potrzebujesz mocy wybuchu rakiety.
Po ucieczce zewnętrznej warstwy gwiazdy, znacznie mniejsza wewnętrzna warstwa zapada się w białego karła. Ta gwiazda, znacznie gorętsza i jaśniejsza niż czerwony olbrzym, z której pochodziła, zapala się i ogrzewa uciekający gaz, aż gaz zaczyna świecić sam – i widzimy mgławicę planetarną. Cały proces jest bardzo szybki według standardów astronomicznych, ale powolny według standardów ludzkich, zwykle trwający od stuleci do tysięcy lat.
Do czasu wystrzelenia Kosmicznego Teleskopu Hubble’a w 1990 roku „byliśmy pewni, że jesteśmy na dobrej drodze” w kierunku zrozumienia tego procesu, mówi Bruce Balick, astronom z Uniwersytetu Waszyngtońskiego. Następnie on i jego kolega Adam Frank z University of Rochester w Nowym Jorku byli na konferencji w Austrii i zobaczyli pierwsze zdjęcia mgławic planetarnych z teleskopu Hubble’a. „Wyszliśmy na kawę, zobaczyliśmy zdjęcia i wiedzieliśmy, że gra się zmieniła” – mówi Balik.
Astronomowie założyli, że czerwone olbrzymy są sferycznie symetryczne, a okrągła gwiazda powinna wytworzyć kołową mgławicę planetarną. Ale nie to widział Hubble — nawet nie z bliska. „Staje się jasne, że wiele mgławic planetarnych ma asymetryczne, wyśrodkowane struktury” – mówi Joel Kastner, astronom z Rochester Institute of Technology. Hubble ujawnił niezwykłe płaty, skrzydła i inne struktury, które nie były okrągłe, ale były symetryczne wokół głównej osi mgławicy, jakby wirowały wokół koła garncarskiego.
Na wczesnych zdjęciach z obserwatoriów naziemnych, Mgławica Południowy Krab wydawała się mieć cztery „nogi” zakrzywione jak krab. Ale szczegółowe zdjęcia z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a pokazują, że te nogi są bokami dwóch bąbelków, które z grubsza tworzą kształt klepsydry. W środku bąbelków znajdują się dwa strumienie gazu z „węzłami”, które mogą się zapalić, gdy napotkasz gaz międzygwiazdowy. Rak Południowy, położony kilka tysięcy lat świetlnych od Ziemi w konstelacji Centaura, wydaje się, że doświadczył dwóch zdarzeń uwalniających gaz. Około 5500 lat temu wymyśliła „klepsydrę” na świeżym powietrzu, a podobne wydarzenie 2300 lat temu stworzyło znacznie mniejszą imprezę pod dachem.
