Juulis tekkis mõistatuslik uus pilt kaugest äärmuslikust tähesüsteemist, mida ümbritsesid sürrealistlikud kontsentrilised geomeetrilised rõngad, isegi astronoomid kukalt kratsima. Pilt, mis näeb välja nagu "kosmiline pöidlajälg", pärineb James Webbi kosmoseteleskoobist, NASA uusimast lipulaeva vaatluskeskusest.
Internet süttis kohe teooriate ja spekulatsioonidega. Mõned metsiku ääreala esindajad väitsid seda isegi kui tõendit tundmatu päritoluga "tulnukate megastruktuuride" kohta.
Õnneks oli meie Sydney ülikooli meeskond seda tähte, tuntud kui WR140, juba rohkem kui 20 aastat uurinud – seega oli meil suurepärane võimalus kasutada nähtu tõlgendamiseks füüsikat.
Meie mudel, avaldatakse loodus, selgitab kummalist protsessi, mille käigus täht tekitab Webbi pildil nähtava pimestava rõngaste mustri (nüüd ise avaldatakse Looduse astronoomia).
WR140 saladused
WR140 on nn a Wolf-Rayet täht. Need on ühed äärmuslikumad teadaolevad staarid. Haruldasel, kuid kaunil ekraanil võivad nad mõnikord kosmosesse paisata tolmu, mis ulatub sadu kordi kogu meie päikesesüsteemi suurusest.
Wolf-Rayetsi ümbritsev kiirgusväli on nii intensiivne, et tolm ja tuul pühitakse väljapoole tuhandete kilomeetrite sekundis ehk umbes 1 protsendi valguse kiirusest. Kuigi kõikidel tähtedel on tähetuuled, juhivad need ülesaavutajad midagi enamat nagu täheorkaan.
Kriitiline on see, et see tuul sisaldab selliseid elemente nagu süsinik, mis voolab välja ja moodustab tolmu.
WR140 on üks vähestest tolmustest Wolf-Rayeti tähtedest, mis leidub kahendsüsteemis. See on orbiidil koos teise tähega, mis ise on massiivne sinine superhiiglane, millel on oma metsik tuul.
Kogu meie galaktikas on teada vaid käputäis süsteeme, nagu WR140, kuid need vähesed pakuvad astronoomidele kõige ootamatuma ja ilusama kingituse. Tolm ei valgu lihtsalt tähest välja, et moodustada udune pall, nagu võib eeldada; selle asemel tekib see ainult koonusekujulises piirkonnas, kus kahe tähe tuuled põrkuvad.
Kuna kaksiktäht on pidevas orbitaalses liikumises, peab ka see põrutusfront pöörlema. Seejärel mässdub tahmane vool loomulikult spiraaliks, samamoodi nagu pöörleva aiavihmuti juga.
WR140 varrukas on aga veel mõned nipid, mis lisavad oma efektsele ekraanile rikkalikumat keerukust. Kaks tähte ei asu ringikujulisel, vaid elliptilisel orbiidil ning lisaks lülitub tolmu teke episoodiliselt sisse ja välja, kui kahendtäht läheneb lähimale lähenemispunktile ja lahkub sellest.
[Varjatud sisu]
Peaaegu täiuslik mudel
Modelleerides kõik need efektid tolmusamba kolmemõõtmeliseks geomeetriaks, jälgis meie meeskond tolmuelementide asukohta kolmemõõtmelises ruumis.
Märgistades hoolikalt Hawaiil asuvas Kecki observatooriumis, ühes maailma suurimas optilises teleskoobis, tehtud laieneva voolu pilte, leidsime, et meie laieneva voolu mudel sobib andmetega peaaegu ideaalselt.
Välja arvatud üks näkk. Otse tähe lähedal, tolm ei olnud seal, kus ta olema pidi. Selle väiksema sobimatuse tagaajamine viis meid nähtuseni, mida pole kunagi varem kaamera ette jäänud.
Valguse vägi
Teame, et valgus kannab hoogu, mis tähendab, et see võib avaldada survet ainele, mida nimetatakse kiirgusrõhuks. Selle nähtuse tulemus kosmose ümber suurel kiirusel libiseva aine kujul on ilmne kõikjal.
Kuid selle tegevuse tabamine on olnud märkimisväärselt keeruline. Jõud kaob kaugusega kiiresti, nii et materjali kiirendamise nägemiseks peate väga täpselt jälgima aine liikumist tugevas kiirgusväljas.
See kiirendus osutus WR140 mudelite puhul üheks puuduvaks elemendiks. Meie andmed ei sobinud, kuna paisumiskiirus ei olnud konstantne: tolm sai kiirgusrõhust tõuke.
Selle esimest korda kaamerasse püüdmine oli midagi uut. Igal orbiidil rullub täht justkui lahti hiiglasliku tolmust purje. Kui ta püüab kinni tähelt voogava intensiivse kiirguse, nagu jaht, mis tabab tuuleiili, teeb tolmune puri järsu hüppe edasi.
Suitsurõngad kosmoses
Kogu selle füüsika lõpptulemus on arreteerivalt ilus. Nagu kellavärk, puhub WR140 iga kaheksa-aastase orbiidiga välja täpselt vormitud suitsurõngaid.
Igasse sõrmusesse on graveeritud kogu see imeline füüsika, mis on selle vormi üksikasjades kirjas. Peame vaid ootama ja paisuv tuul puhub tolmukoore nagu õhupall täis, kuni see on piisavalt suur, et meie teleskoobid saaksid seda pildistada.
Seejärel, kaheksa aastat hiljem, naaseb binaar oma orbiidile ja teine kest näib olevat identne eelmisega, mis kasvab oma eelkäija mulli sees. Karpe koguneb pidevalt nagu kummituslik hiiglaslike pesitsevate nukkude komplekt.
Tõeline ulatus, mil määral olime tabanud õiget geomeetriat selle intrigeeriva tähesüsteemi selgitamiseks, ei saanud meile siiski teada enne, kui juunis saabus uus Webb-pilt.
Siin ei olnud mitte üks või kaks, vaid rohkem kui 17 suurepäraselt kujundatud kesta, millest igaüks oli peaaegu täpne koopia, mis pesitses sellele eelnevas. See tähendab, et Webbi pildil nähtav vanim välimine kest pidi olema käivitatud umbes 150 aastat enne uusimat kesta, mis on alles lapsekingades ja kiireneb süsteemi keskmes füüsikat juhtivast helendavast tähepaarist.
Wolf-Rayetid on oma suurejooneliste udude ja metsiku ilutulestikuga esitanud ühe kõige intrigeerivama ja keerukama mustriga pildi, mis uue Webbi teleskoobiga on tehtud.
See oli üks esimesi Webbi tehtud pilte. Astronoomid on kõik meie istmete serval ja ootavad, milliseid uusi imesid see observatoorium meile kiirgab.
See artikkel avaldatakse uuesti Vestlus Creative Commonsi litsentsi all. Loe algse artikli.
Image Credit: NASA, ESA, CSA, STScI, NASA-JPL, Caltech
