На новом изображении, полученном космическим телескопом James Webb, демонстрируется замечательная космическая картина. По меньшей мере 17 концентрических пылевых колец загадочным образом исходят от пары звезд. Этот дуэт, известный под общим названием Wolf-Rayet 140, расположен на расстоянии чуть более 5000 световых лет от Земли.
Каждое кольцо образовалось, когда звездные ветры (потоки газа, которые они выбрасывают в космос) от двух звезд столкнулись при их сближении, сжимая газ и образуя пыль. Примерно каждые восемь лет орбиты звезд сводят их вместе. Пылевые петли отмечают течение времени, как годичные кольца на стволе дерева.
Мы можем видеть, что эта система производит пыль более века. Изображение также показывает, насколько чувствителен этот телескоп. Раньше мы могли видеть только два пылевых кольца с помощью наземных телескопов. Сейчас мы видим как минимум 17 из них. Результаты нового исследования системы были опубликованны в журнале Nature Astronomy.
В дополнение к общей чувствительности Webb, его прибор среднего инфракрасного диапазона (MIRI) обладает уникальным оборудование для изучения пылевых колец — или того, что астрономы называют оболочками, потому что они толще и шире, чем кажутся на изображении. Научные инструменты Webb обнаруживают инфракрасный свет, диапазон длин волн, невидимый человеческому глазу. MIRI обнаруживает самые длинные инфракрасные волны, что означает, что он часто может видеть более холодные объекты, включая пылевые кольца, лучше чем другие инструменты Webb. Спектрометр MIRI также выявил состав пыли, образованной в основном из материала, выброшенного звездой, известной как звезда Вольфа-Райе.
Превращение газа в пыль похоже на превращение муки в хлеб: для этого требуются определенные условия и ингредиенты. Самый распространенный элемент в звездах, водород, не может образовывать пыль сам по себе. Но поскольку звезды Вольфа-Райе теряют так много массы, они также выбрасывают более сложные элементы, которые обычно находятся глубоко внутри звезды, включая углерод. Тяжелые элементы в ветре охлаждаются, когда они путешествуют в космос, а затем сжимаются там, где встречаются ветры от обеих звезд, как когда две руки месят тесто.
Некоторые другие системы Wolf-Rayet образуют пыль, но ни одна из них не образует кольца, как это делает Wolf-Rayet 140. Уникальный рисунок колец формируется из-за того, что орбита звезды Вольфа-Райе в WR 140 вытянутая, а не круглая. Только когда звезды сближаются — примерно на одинаковом расстоянии между Землей и Солнцем — и их ветры сталкиваются, газ находится под достаточным давлением, чтобы образовать пыль. Имея круговые орбиты, двойные системы Wolf-Rayet могут непрерывно производить пыль.
Ученые считают, что ветры WR 140 также очистили окружающую территорию от остаточного материала, с которым они могли бы столкнуться, и, возможно, поэтому кольца остаются такими нетронутыми, а не размазанными или рассеянными. Вероятно, существует еще больше колец, которые стали настолько слабыми и рассеянными, что даже Webb не может их увидеть в данных.
Звезды Wolf-Rayet могут показаться экзотическими по сравнению с нашим Солнцем, но они, возможно, сыграли роль в формировании звезд и планет. Когда звезда Wolf-Rayet очищает область, сметенный материал может накапливаться на окраинах и становиться достаточно плотным для образования новых звезд. Есть некоторые свидетельства того, что Солнце сформировалось по такому сценарию.
Используя данные режима спектроскопии среднего разрешения MIRI, новое исследование предоставляет лучшее доказательство того, что звезды Wolf-Rayet производят молекулы пыли, богатые углеродом. Более того, сохранение пылевых оболочек указывает на то, что эта пыль может выжить во враждебной среде между звездами, продолжая поставлять материал для будущих звезд и планет.
Загвоздка в том, что, хотя по оценкам астрономов в нашей галактике должно быть как минимум несколько тысяч звезд Wolf-Rayet, на сегодняшний день обнаружено только около 600.
