JWST делает невероятные снимки пыли, толкаемой светом
Две редкие звезды, вращающиеся вокруг друг друга в диком танго, дали астрономам уникальную возможность изучить мягкое прикосновение света к их пыльным юбкам.
Двойной объект под названием WR 140 окружен ряд вложенных друг в друга оболочек пыли, которые медленно выталкиваются в космос не только звездным ветром заряженных частиц бинарной системы, но и свечением излучения, испускаемого самими звездами.
Впервые, ученые смогли непосредственно наблюдать это радиационное давление в действии, используя инфракрасные наблюдения из обсерватории Кека, чтобы отслеживать гигантский шлейф, когда он расширялся в космос в течение 16 лет.
Это помогает объяснить то, что мы вы видите на недавнем изображении с космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST), предмете второй статьи, на котором показана сверкающая бинарная система, укрытая среди множества светящихся пылевых оболочек.
«Трудно увидеть звездный свет. вызывая ускорение, потому что сила исчезает с расстоянием, а другие силы быстро взять верх», — говорит астроном Инуо Хань из Кембриджского университета.
«Чтобы наблюдать ускорение на уровне, который становится измеримым, материал должен быть достаточно близко к звезде, или источник радиационного давления должен быть быть особо сильным. WR 140 — это двойная звезда, чье яростное радиационное поле усиливает эти эффекты, делая их доступными для наших высокоточных данных.»
WR 140 находится на расстоянии около 5600 световых лет в созвездии Лебедя, и это редкость среди редкостей. Это то, что известно как сталкивающаяся ветровая двойная система, состоящая из чрезвычайно редкой звезды Вольфа-Райе и голубого сверхгиганта О-типа звезды-компаньона — еще одного редкого объекта.
Как мы уже объясняли ранее, Вольф-Райе звезды очень горячие, очень яркие и очень старые, они сгорают в конце своей жизни на главной последовательности. Они значительно обеднены водородом, богаты азотом или углеродом и очень быстро теряют массу. Эта потерянная масса также содержит большое количество углерода, который поглощает излучение звезд и переизлучает его в виде инфракрасного света.
Звезды O-типа, с другой стороны, являются одними из самых массивных известных звезд, а также очень жарко и ярко; поскольку они настолько массивны, их продолжительность жизни невероятно коротка и исчезает всего через несколько миллионов лет.
Обе звезды в системе WR 140 имеют быстрые звездные ветры, уносящиеся в космос на расстоянии около 3000 километров (1864 миль) в секунду. Поэтому оба теряют массу с довольно бешеной скоростью. Это на самом деле вполне нормально. Но звезды вращаются вокруг друг друга по эллиптической или овальной форме, что означает, что они вращаются неравномерно. Они сближаются для близкого сближения (периастр) и снова расходятся на большое расстояние (апастрон).
В периастре их мощные звездные ветры сталкиваются, создавая толчки и гигантский слой пыли, который расширяется наружу, образуя пылевую оболочку. Звезды вращаются вокруг друг друга один раз каждые 7,94 года, что означает, что каждая новая оболочка создается через 7,94 года после предыдущей. Эта предсказуемость означает, что такие объекты, как WR 140, являются интересными объектами для изучения образования пыли и ускорения.
Но вы, возможно, заметили, что форма раковин своеобразна, с одной вытянутой стороной, производящей то, что было описано. в виде «квадрата». Это сложно объяснить одним только звездным ветром.
«В отсутствие внешних сил каждая пылевая спираль должна расширяться с постоянной скоростью, — говорит Хан.
«Мы сначала были озадачены, потому что мы не могли заставить нашу модель соответствовать наблюдениям, пока, наконец, не поняли, что видим что-то новое. Данные не соответствовали, потому что скорость расширения не была постоянной, а скорее ускорялась. Я впервые поймал это на камеру.»
Но есть и другое объяснение: радиационное давление. Электромагнитное излучение — свет — оказывает крошечное, крошечное давление на все, во что оно врезается, из-за передачи импульса от фотона к поверхности. Фотоны настолько малы и не имеют массы, что это не повлияет на вашу повседневную жизнь, но звезды испускают много мощного излучения. Нефильтрованное и находящееся в космическом вакууме, оно действительно может толкать материю. Это принцип технологии светового паруса.
Когда команда включила радиационное давление в свои модели WR 140, они смогли воспроизвести своеобразную форму оболочек, раздувающихся вокруг бинарной системы.
>«В каком-то смысле мы всегда знали, что это должно быть причиной оттока, но я никогда не мечтал, что мы сможем увидеть физику в действии таким образом», — говорит астрофизик Питер Татхилл из Сиднейского университета в Австралии.
«Когда я смотрю на данные сейчас, я вижу, что шлейф WR140 разворачивается, как гигантский парус из пыли. прыжок вперед».
Вселенная действительно полна чудес.
Исследование группы опубликовано в журнале Nature, а вторая статья о Наблюдения JWST в Nature Astronomy.
