Το JWST βλέπει εκπληκτικά κοχύλια γύρω από αστέρια που προκαλούνται από ελαφριά επιταχυνόμενη σκόνη

Τον Αύγουστο, αναφέραμε μια εκπληκτική εικόνα του δυαδικού αστρικού συστήματος WR140 που κόβει την ανάσα που τραβήχτηκε από το JWST. Οι αστρονόμοι έχουν δημοσιεύσει τώρα επιστημονικά αποτελέσματα που σχετίζονται με αυτό το απίστευτο αντικείμενο – και πολλά άλλα.

Συνδυάζοντας το πιο πρόσφατο διαστημικό τηλεσκόπιο και παρατηρήσεις δεκαετιών από τη Γη, οι επιστήμονες έχουν αποκτήσει την καλύτερη κατανόηση για το τι είναι αυτά τα κελύφη, πώς παράγονται και το ρόλο που παίζει το φως των αστεριών στη γλυπτική τους.

Το WR140 αποτελείται από δύο αστέρια:το ένα είναι ένα Wolf-Rayet (που δίνει το όνομα στο σύστημα) 20 φορές τη μάζα του Ήλιου μας. Το δεύτερο είναι ένα φωτεινό καυτό αστέρι που εξακολουθεί να καίει υδρογόνο, με μάζα 50 ήλιους. Περιφέρονται ο ένας γύρω από τον άλλο κάθε 7,93 χρόνια. Όταν πλησιάζουν ο ένας τον άλλον, οι αστρικοί τους άνεμοι αλληλεπιδρούν, δημιουργώντας κελύφη σκόνης.

Χρησιμοποιώντας τα δεδομένα του Παρατηρητηρίου Keck από το 2001 έως το 2017, οι ερευνητές μέτρησαν την κίνηση αυτών των κελυφών με εξαιρετική ακρίβεια. Η αλληλεπίδραση των ανέμων συμβαίνει στην επιφάνεια ενός κρουστικού μετώπου σε σχήμα κώνου, όπου δημιουργείται σκόνη. Στη συνέχεια, η κίνηση των αστεριών το απλώνει. Τέλος, το αστρικό φως τους επιταχύνει αυτό το σκονισμένο κέλυφος προς τα έξω.

«Είναι δύσκολο να δεις το φως των αστεριών να προκαλεί επιτάχυνση επειδή η δύναμη εξασθενεί με την απόσταση και άλλες δυνάμεις αναλαμβάνουν γρήγορα», δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας της εργασίας Keck Yinuo Han από το Ινστιτούτο Αστρονομίας του Κέμπριτζ. «Για να παρατηρήσουμε επιτάχυνση στο επίπεδο που γίνεται μετρήσιμο, το υλικό πρέπει να είναι αρκετά κοντά στο αστέρι ή η πηγή της πίεσης της ακτινοβολίας πρέπει να είναι εξαιρετικά ισχυρή. Το WR140 είναι ένα δυαδικό αστέρι του οποίου το άγριο πεδίο ακτινοβολίας υπερφορτίζει αυτά τα φαινόμενα, τοποθετώντας τα σε κοντινή απόσταση από τα δεδομένα υψηλής ακρίβειας μας.”

Η επιτάχυνση είναι μια βασική ανακάλυψη σε αυτή την έρευνα. Πριν, οι ερευνητές περίμεναν ότι η κίνηση των εκροών θα γινόταν με σταθερή ταχύτητα. Αντίθετα, η μακρά συλλογή δεδομένων επέτρεψε στους επιστήμονες να τα μετρήσουν με ακρίβεια και να δουν ότι τα κελύφη επιταχύνονται.

«Κατά μία έννοια, πάντα γνωρίζαμε ότι αυτός πρέπει να είναι ο λόγος της εκροής, αλλά ποτέ δεν ονειρευόμουν ότι θα μπορούσαμε να δούμε τη φυσική να λειτουργεί έτσι», δήλωσε ο συν-συγγραφέας καθηγητής Peter Tuthill από το Πανεπιστήμιο του Σίδνεϊ. «Όταν κοιτάζω τα δεδομένα τώρα, βλέπω το λοφίο του WR140 να ξεδιπλώνει ένα γιγάντιο πανί φτιαγμένο από σκόνη. Όταν πιάνει τον άνεμο φωτονίων που τρέχει από το αστέρι, όπως ένα γιοτ που πιάνει μια ριπή, κάνει ένα ξαφνικό άλμα προς τα εμπρός.”

Ωστόσο, αυτό δεν είναι όλο, καθώς το JWST επέτρεψε μια ακόμη βαθύτερη ματιά στα κελύφη καλύτερα από οποιοδήποτε άλλο όργανο πριν. Οι ερευνητές μπορούσαν να παρακολουθήσουν τουλάχιστον 17 κοχύλια, υποδηλώνοντας ότι αυτή η διαδικασία συνεχίζεται για τουλάχιστον 130 χρόνια. Βρήκαν ότι τα κοχύλια είναι πλούσια σε ανθρακικούς κόκκους σκόνης. Αυτό υποδηλώνει ότι τα δυαδικά στοιχεία Wolf-Rayet μπορούν να "μολύνουν" το διαστρικό μέσο με οργανικές ενώσεις.

«Θα μπορούμε τώρα να κάνουμε παρατηρήσεις όπως αυτή πολύ πιο εύκολα παρά από το έδαφος, ανοίγοντας ένα νέο παράθυρο στον κόσμο της φυσικής του Wolf-Rayet», πρόσθεσε ο Ryan Lau που ηγήθηκε της μελέτης JWST.

Οι παρατηρήσεις του Keck δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Nature, ενώ το JWST είναι διαθέσιμο στο Nature Astronomy.