Часть наблюдений Уэбба за Вольф-Райе 140 в 2023 году. Изображение предоставлено: Изображение: НАСА, ЕКА, ККА, STScI; Наука: Эмма Либ (Денверский университет), Райан Лау (NSF NOIRLab), Дженнифер Хоффман (Денверский университет)
Астрономы уже давно пытаются выяснить, как такие элементы, как незаменимый углерод, широко распространились по Вселенной. Теперь космический телескоп НАСА Джеймса Уэбба внимательно изучил недавний источник богатой углеродом пыли в нашем Млечном Пути: Вольф-Райет 140, систему из двух массивных звезд, которые следуют по близкой, вытянутой орбите.
Когда они пролетают мимо друг друга (внутри центральной белой точки на изображениях Уэбба), звездные ветры каждой звезды сталкиваются, сжимая материал и образуя богатую углеродом пыль. Последние наблюдения Уэбба показывают 17 пылевых покровов, светящихся в среднем инфракрасном диапазоне и расширяющихся в окружающее пространство через равные промежутки времени.
Изображение A: Сравните наблюдения Wolf-Rayet 140 (изображения MIRI). Два изображения в среднем инфракрасном диапазоне, полученные космическим телескопом Джеймса Уэбба НАСА Wolf-Rayet 140, показывают богатую углеродом пыль, движущуюся в космосе. Справа два треугольника на основных изображениях сопоставлены, чтобы показать, насколько велика разница в 14 месяцах: пыль уносится от центральных звезд со скоростью почти 1% скорости света. Эти звезды находятся на расстоянии 5000 световых лет в нашей галактике Млечный Путь. Изображения предоставлены: НАСА, ЕКА, ККА, STScI; Наука: Эмма Либ (Денверский университет), Райан Лау (NSF NOIRLab), Дженнифер Хоффман (Денверский университет)
«Телескоп не только подтвердил, что эти пылевые покровы реальны, его данные также показали, что пылевые покровы движутся наружу с постоянной скоростью, обнаруживая видимые изменения в невероятно короткие сроки», — сказала Эмма Либ, ведущий автор новой статьи о предмет и аспирант Денверского университета в Колорадо.
Работа опубликована в The Astrophysical Journal Letters.
Каждый снаряд удаляется от звезд со скоростью более 1600 миль в секунду (2600 километров в секунду), что составляет почти 1% скорости света.
«Мы привыкли думать о событиях в космосе, которые происходят медленно, на протяжении миллионов или миллиардов лет», — добавила Дженнифер Хоффман, соавтор и профессор Денверского университета. «В этой системе обсерватория показывает, что пылевые покровы расширяются из года в год».
Подобно часовому механизму, звездные ветры производят пыль в течение нескольких месяцев каждые восемь лет, когда пара приближается друг к другу ближе всего по широкой вытянутой орбите. Уэбб также показывает, как меняется образование пыли — обратите внимание на более темную область в левом верхнем углу обоих изображений.
На изображениях среднего инфракрасного диапазона телескопа были обнаружены морские ракушки, существующие более 130 лет. (Старые оболочки распались настолько сильно, что теперь они слишком слабы, чтобы их можно было обнаружить.) Исследователи предполагают, что звезды в конечном итоге произведут десятки тысяч пылевых оболочек в течение сотен тысяч лет.
«Наблюдения в среднем инфракрасном диапазоне абсолютно необходимы для этого анализа, потому что пыль в этой системе довольно прохладная. Ближний инфракрасный и видимый свет покажут только ближайшие к звезде оболочки», — объяснил Райан Лау, соавтор и автор-астроном из лаборатории NSF NOIRLab в Тусконе, штат Аризона, который руководил первоначальными исследованиями этой системы. «Благодаря этим невероятным новым деталям телескоп также позволяет нам точно изучать, когда звезды образуют пыль – практически с точностью до дня».
Распределение пыли неравномерное. Хотя это и не очевидно на первый взгляд, увеличение масштаба оболочек на изображениях Уэбба показывает, что часть пыли «скопилась», образуя аморфные, нежные облака размером со всю нашу солнечную систему. Гораздо больше отдельных частиц пыли свободно плавают. Каждое пятно составляет всего лишь одну сотую ширины человеческого волоса. Независимо от того, комковатая она или нет, вся пыль движется с одинаковой скоростью и богата углеродом.
Откройте для себя новейшие достижения науки, технологий и космоса благодаря более чем 100 000 подписчиков, которые ежедневно получают информацию от Phys.org. Подпишитесь на нашу бесплатную рассылку и получайте ежедневные или еженедельные новости о прорывах, инновациях и ключевых результатах исследований.
Будущее этой системы
Что произойдет с этими звездами через миллионы или миллиарды лет после того, как они перестанут «забрызгивать» свое окружение пылью? Звезда Вольфа-Райе в этой системе в десять раз массивнее Солнца и приближается к концу своего существования. В своем последнем «акте» эта звезда либо взорвется как сверхновая, возможно, сдув некоторые или все пылевые оболочки, либо коллапсирует в черную дыру, которая оставит пылевые оболочки нетронутыми.
Хотя никто не может с уверенностью предсказать, что произойдет, исследователи верят в сценарий черной дыры.
«Важный вопрос астрономии: откуда берется вся пыль во Вселенной?», — сказал Лау. «Если такая богатая углеродом пыль выживет, это может помочь нам ответить на этот вопрос».
«Мы знаем, что углерод необходим для формирования каменистых планет и солнечных систем, подобных нашей», — добавил Хоффман. «Интересно взглянуть на то, как двойные звездные системы не только производят богатую углеродом пыль, но и переносят ее в окрестности нашей галактики».
Эти результаты были также представлены на пресс-конференции на 245-м собрании Американского астрономического общества в Нэшнл-Харборе, штат Мэриленд.
