Webb odkrywa skomplikowane warstwy międzygwiazdowego pyłu i gazu
Gwiazda eksplodowała, emitując impuls promieniowania rentgenowskiego i ultrafioletowego, który po 350 latach rozświetlił materię międzygwiazdową.
 |
| Kasjopeja A z Teleskopu Kosmiczny. Źródło: NASA/JPL-Caltech/Y. Kim (Univ. of Arizona/Univ. of Chicago) |
Pewnego razu jądro masywnej gwiazdy zapadło się, tworząc falę uderzeniową, która wybuchła na zewnątrz, rozrywając gwiazdę na strzępy. Gdy fala uderzeniowa dotarła do powierzchni gwiazdy, przebiła ją na wylot, generując krótki, intensywny impuls promieniowania rentgenowskiego i ultrafioletowego, który rozproszył się w otaczającej przestrzeni. Około 350 lat później ten impuls światła dotarł do materii międzygwiazdowej, oświetlając ją, ogrzewając i powodując świecenie w podczerwieni.
Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba zaobserwował tę podczerwoną poświatę, ujawniając drobne szczegóły przypominające sęki i zwoje słojów drewna. Obserwacje te pozwalają astronomom po raz pierwszy stworzyć mapę rzeczywistej trójwymiarowej struktury pyłu międzygwiezdnego i gazu (znanego jako ośrodek międzygwiazdowy).
Byliśmy dość zszokowani widząc ten poziom szczegółowości – powiedział Jacob Jencson z Caltech, główny badacz programu naukowego.
Widzimy warstwy jak cebula – dodał Josh Peek z Space Telescope Science Institute w Baltimore, członek zespołu naukowego. Uważamy, że każdy gęsty, zapylony region, który widzimy, a także większość tych, których nie widzimy, wygląda tak w środku. Po prostu nigdy wcześniej nie byliśmy w stanie zajrzeć do ich wnętrza.
Wykonywanie tomografii komputerowej
Obrazy z kamery Webba NIRCam (Near-Infrared Camera) podkreślają zjawisko znane jako echo świetlne. Echo świetlne powstaje, gdy gwiazda eksploduje, błyskając światłem w otaczające kępy pyłu i powodując ich świecenie w stale rozszerzającym się wzorze. Echa świetlne na widzialnych długościach fal (takie jak te widoczne wokół gwiazdy V838 Monocerotis) są wywołane odbijaniem się światła od materii międzygwiazdowej. Z kolei echa świetlne na falach podczerwonych powstają, gdy pył jest ogrzewany przez promieniowanie energetyczne, a następnie świeci.
Naukowcy namierzyli echo świetlne, które zostało wcześniej zaobserwowane przez niedziałający już Kosmiczny Teleskop Spitzera. Jest to jedno z dziesiątek ech świetlnych zaobserwowanych w pobliżu pozostałości po supernowej Kasjopeja A – pozostałości po gwieździe, która eksplodowała. Echo świetlne pochodzi z niepowiązanego materiału, który znajduje się za Kasjopeja A, a nie z materii, która została wyrzucona podczas eksplozji gwiazdy.
Najbardziej oczywistymi cechami na zdjęciach Webba są ciasno upakowane warstwy. Włókna te wykazują struktury w niezwykle małych skalach wynoszących około 400 jednostek astronomicznych, czyli mniej niż 1/100 roku świetlnego. Dla porównania, orbita Neptuna ma średnicę 60 j.a.
Nie wiedzieliśmy, że ośrodek międzygwiazdowy ma struktury w tak małej skali, nie mówiąc już o tym, że przypomina warstwy – powiedział Peek.
Te przypominające warstwy struktury mogą być pod wpływem międzygwiazdowych pól magnetycznych. Obrazy pokazują również gęste, ciasno zwinięte regiony, które przypominają sęki w słojach drewna. Mogą one reprezentować magnetyczne „wyspy” osadzone w bardziej opływowych polach magnetycznych, które wypełniają ośrodek międzygwiazdowy.
To astronomiczny odpowiednik medycznej tomografii komputerowej – wyjaśnił Armin Rest z STSI, członek zespołu naukowego. Mamy trzy zdjęcia wykonane w trzech różnych momentach, co pozwoli nam zbadać strukturę 3D. To całkowicie zmieni nasz sposób, w jaki badamy ośrodek międzygwiazdowy.
Przyszłe prace
Program naukowy zespołu obejmuje również obserwacje spektroskopowe przy użyciu MIRI (Mid-Infrared Instrument) Webba. Planują oni celować w echo świetlne wiele razy, w odstępie tygodni lub miesięcy, aby zaobserwować, jak ewoluuje ono w miarę mijania.
Możemy zaobserwować ten sam obszar pyłu przed, w trakcie i po jego oświetleniu przez echo i próbować znaleźć wszelkie zmiany w składzie lub stanie cząsteczek, w tym czy niektóre cząsteczki lub nawet najmniejsze ziarna pyłu ulegają zniszczeniu – powiedział Jencson.
Echa świetlne w podczerwieni są również niezwykle rzadkie, ponieważ wymagają szczególnego rodzaju eksplozji supernowej z krótkim impulsem energetycznego promieniowania. Nancy Grace Roman Space Telescope przeprowadzi badania płaszczyzny galaktyki, które mogą znaleźć dowody na dodatkowe echa światła podczerwonego, które Webb będzie mógł zbadać.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
