Webb obserwuje powstawanie i rozszerzanie się bogatych w węgiel powłok pyłowych w układzie gwiazdowym
Badania pokazują, w jaki sposób pierwiastki niezbędne do życia, takie jak węgiel, stały się tak rozpowszechnione we Wszechświecie.
 |
| Dwa obrazy w średniej podczerwieni z Teleskopu Webba przedstawiające układ Wolfa-Rayeta 140 pokazują bogaty w węgiel pył poruszający się w przestrzeni. Po prawej stronie dwa trójkąty z głównych obrazów są dopasowane, aby pokazać, jak dużą różnicę robi 14 miesięcy: Pył oddala się od centralnych gwiazd z prędkością prawie 1% prędkości światła. Źródło: NASA, ESA, CSA, STScI; Science: Emma Lieb (University of Denver), Ryan Lau (NSF NOIRLab), Jennifer Hoffman (University of Denver) |
Astronomowie od dawna próbują prześledzić, w jaki sposób pierwiastki takie jak węgiel, który jest niezbędny do życia, stają się szeroko rozpowszechnione w całym Wszechświecie. Teraz Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba zbadał bardziej szczegółowo jedno źródło bogatego w węgiel pyłu w naszej własnej Galaktyce Drogi Mlecznej: Wolf-Rayet 140, układ dwóch masywnych gwiazd, które poruszają się po ciasnej, wydłużonej orbicie.
Gdy mijają się nawzajem (w centralnej białej kropce na zdjęciach Webba), wiatry gwiazdowe z każdej gwiazdy zderzają się ze sobą, materiał kompresuje się i tworzy się bogaty w węgiel pył. Najnowsze obserwacje Webba pokazują 17 powłok pyłowych świecących w średniej podczerwieni, które rozszerzają się w regularnych odstępach czasu w otaczającą przestrzeń.
Teleskop nie tylko potwierdził, że te powłoki pyłu są prawdziwe, ale jego dane pokazały również, że powłoki pyłu poruszają się na zewnątrz ze stałymi prędkościami, ujawniając widoczne zmiany w niewiarygodnie krótkich okresach czasu – powiedziała Emma Lieb, główna autorka nowej pracy i doktorantka na Uniwersytecie w Denver w Kolorado.
Każda powłoka oddala się od gwiazd z prędkością ponad 2600 km/s, czyli prawie 1% prędkości światła. Jesteśmy przyzwyczajeni do myślenia o wydarzeniach w kosmosie zachodzących powoli, przez miliony lub miliardy lat – dodała Jennifer Hoffman, współautorka i profesor na Uniwersytecie w Denver. Obserwacje pokazują, że w tym układzie powłoki pyłu rozszerzają się z roku na rok.
Jak w zegarku, wiatry gwiazdowe generują pył przez kilka miesięcy co osiem lat, gdy para gwiazd zbliża się do siebie podczas podróży po szerokiej, wydłużonej orbicie. Webb pokazuje również, jak zmienia się formowanie pyłu – spójrz na ciemniejszy region w lewym górnym rogu na obu zdjęciach.
Obrazy teleskopu wykonane w średniej podczerwieni wykryły powłoki, które utrzymywały się przez ponad 130 lat. (Starsze powłoki rozproszyły się na tyle, że są teraz zbyt słabe, aby je wykryć). Naukowcy spekulują, że gwiazdy ostatecznie wygenerują dziesiątki tysięcy powłok pyłowych w ciągu setek tysięcy lat.
Obserwacje w średniej podczerwieni są absolutnie kluczowe dla tej analizy, ponieważ pył w tym układzie jest dość chłodny. Bliska podczerwień i światło widzialne pokazałyby tylko powłoki, które znajdują się najbliżej gwiazdy – wyjaśnił Ryan Lau, współautor i astronom z NSF NOIRLab w Tucson w Arizonie, który kierował wstępnymi badaniami tego układu. Dzięki tym niesamowitym nowym szczegółom teleskop pozwala nam również dokładnie zbadać, kiedy gwiazdy tworzą pył – prawie co dnia.
Rozkład pyłu nie jest jednolity. Chociaż nie jest to oczywiste na pierwszy rzut oka, powiększenie muszli na zdjęciach Webba ujawnia, że część pyłu „spiętrzyła się”, tworząc amorficzne, delikatne chmury, które są tak duże, jak cały nasz Układ Słoneczny. Wiele innych pojedynczych cząstek pyłu unosi się swobodnie. Każda drobinka jest tak mała, jak 1/16 szerokości ludzkiego włosa. Zbrylony czy nie, cały pył porusza się z tą samą prędkością i jest bogaty w węgiel.
Przyszłość tego układu
Co stanie się z tymi gwiazdami w ciągu milionów lub miliardów lat, gdy skończą „spryskiwać” swoje otoczenie pyłem? Gwiazda Wolfa-Rayeta w tym układzie jest 10 razy masywniejsza od Słońca i zbliża się do końca swojego życia. W swoim ostatnim „akcie” gwiazda ta albo eksploduje jako supernowa – prawdopodobnie zmiatając część lub całość skorupy pyłu – albo zapadnie się w czarną dziurę, co pozostawi skorupy pyłu nienaruszone.
Chociaż nikt nie jest w stanie przewidzieć z jakąkolwiek pewnością, co się stanie, naukowcy opowiadają się za scenariuszem z czarną dziurą. Głównym pytaniem w astronomii jest to, skąd pochodzi cały pył we Wszechświecie? – powiedział Lau. Jeżeli taki bogaty w węgiel pył przetrwa, może pomóc nam zacząć odpowiadać na to pytanie.
Wiemy, że węgiel jest niezbędny do tworzenia planet skalistych i układów planetarnych takich jak nasz – dodała Hoffman. To ekscytujące mieć wgląd w to, jak układy podwójne gwiazd nie tylko tworzą pył bogaty w węgiel, ale także napędzają go do naszego galaktycznego sąsiedztwa.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
