Heinäkuussa hämmentävä uusi kuva kaukaisesta äärimmäisestä tähtijärjestelmästä, jota ympäröivät surrealistiset samankeskiset geometriset renkaat, sai jopa tähtitieteilijät raapimaan päätään. Kuva, joka näyttää eräänlaiselta "kosmiselta peukalonjäljeltä", tuli James Webbin avaruusteleskoopista, NASAn uusimmasta lippulaivaobservatoriosta.
Internet täyttyi välittömästi teorioista ja spekulaatioista. Jotkut villin laitamilla jopa väittivät sen todisteeksi tuntematonta alkuperää olevista "alien megarakenteista".
Onneksi tiimimme Sydneyn yliopistossa oli jo tutkinut tätä nimeä WR140 tunnettua tähteä yli 20 vuoden ajan – joten meillä oli ensisijainen asema käyttää fysiikkaa tulkitsemaan näkemäämme.
Meidän mallimme, julkaistu luonto, selittää omituisen prosessin, jolla tähti tuottaa häikäisevän renkaiden kuvion, joka näkyy Webb-kuvassa (itse nyt julkaistu Luontoympäristö).
WR140:n salaisuudet
WR140 on niin kutsuttu a Wolf-Rayet tähti. Nämä ovat äärimmäisimpiä tunnettuja tähtiä. Harvinaisessa mutta kauniissa näytössä ne voivat toisinaan päästää avaruuteen pölypylvään, joka on satoja kertoja koko aurinkokuntamme kokoinen.
Säteilykenttä Wolf-Rayetsin ympärillä on niin voimakas, että pölyä ja tuulta pyyhkäistään ulospäin tuhansia kilometrejä sekunnissa eli noin prosentin valon nopeudella. Vaikka kaikilla tähdillä on tähtituuli, nämä ylisuoritukset ajavat jotain enemmän kuin tähtien hurrikaania.
Kriittisesti tämä tuuli sisältää elementtejä, kuten hiiltä, jotka virtaavat ulos muodostaen pölyä.
WR140 on yksi harvoista pölyisistä Wolf-Rayet-tähdistä, jotka löytyvät binäärijärjestelmästä. Se on kiertoradalla toisen tähden kanssa, joka on itse massiivinen sininen superjättiläinen, jolla on oma raivokas tuuli.
Vain kourallinen WR140:n kaltaisia järjestelmiä tunnetaan koko galaksissamme, mutta nämä muutamat valitut tarjoavat astronomeille odottamattomimman ja kauneimman lahjan. Pöly ei yksinkertaisesti virtaa ulos tähdestä muodostaen sameaa palloa, kuten voisi odottaa; sen sijaan se muodostuu vain kartion muotoiselle alueelle, jossa kahden tähden tuulet törmäävät.
Koska kaksoistähti on jatkuvassa kiertoradassa, tämän iskunrintaman on myös pyörittävä. Nokinen pillu kietoutuu sitten luonnollisesti kierteeksi, samalla tavalla kuin pyörivän puutarhasuihkun suihku.
WR140:ssä on kuitenkin vielä muutama temppu hihassaan, mikä lisää rikkaampaa monimutkaisuutta näyttävään näyttöön. Kaksi tähteä eivät ole ympyrämäisellä, vaan elliptisellä kiertoradalla, ja lisäksi pölyntuotanto käynnistyy ja sammuu jaksoittain, kun binääri lähestyy ja poistuu lähimmästä lähestymispisteestä.
[Upotetun sisällön]
Melkein täydellinen malli
Mallinnoimalla kaikki nämä tehosteet pölypylvään kolmiulotteiseen geometriaan, tiimimme seurasi pölyominaisuuksien sijaintia kolmiulotteisessa tilassa.
Merkitsemällä huolellisesti kuvia laajenevasta virtauksesta, jotka on otettu Havaijilla sijaitsevassa Keck-observatoriossa, joka on yksi maailman suurimmista optisista teleskoopeista, havaitsimme, että mallimme laajenevasta virtauksesta sopii lähes täydellisesti tietoihin.
Paitsi yksi nippu. Lähellä tähtiä, pöly ei ollut siellä, missä sen piti olla. Pienen sopimattomuuden jahtaaminen johti ilmiöön, jota ei koskaan aiemmin ollut kameralle.
Valon Voima
Tiedämme, että valo kuljettaa vauhtia, mikä tarkoittaa, että se voi painaa säteilypaineena tunnettua materiaalia. Tämän ilmiön tulos, aineen muodossa, joka kulkee suurella nopeudella kosmoksen ympäri, on ilmeinen kaikkialla.
Mutta se on ollut huomattavan vaikea saada kiinni teoista. Voima hiipuu nopeasti etäisyyden myötä, joten nähdäksesi materiaalin kiihtyvän sinun on seurattava erittäin tarkasti aineen liikettä vahvassa säteilykentässä.
Tämä kiihtyvyys osoittautui ainoaksi puuttuvaksi elementiksi WR140-malleista. Tietomme eivät täsmänneet, koska laajenemisnopeus ei ollut vakio: pöly sai lisäpotkua säteilypaineesta.
Sen näkeminen ensimmäistä kertaa kamerassa oli jotain uutta. Jokaisella kiertoradalla on ikään kuin tähti avaa pölystä tehdyn jättiläispurjeen. Kun se ottaa kiinni tähdestä tulevan voimakkaan säteilyn, kuten jahti puuskissa, pölyinen purje tekee äkillisen hypyn eteenpäin.
Savurenkaita avaruudessa
Kaiken tämän fysiikan lopputulos on pysäyttävän kaunis. Kellokoneen tavoin WR140 puhaltaa tarkasti muotoiltuja savurenkaita joka kahdeksan vuoden kiertoradalla.
Jokaiseen renkaaseen on kaiverrettu kaikki tämä upea fysiikka, joka on kirjoitettu sen muodon yksityiskohtaisesti. Meidän tarvitsee vain odottaa, ja laajeneva tuuli puhaltaa pölykuoren kuin ilmapallo, kunnes se on tarpeeksi suuri kaukoputkemme kuvaamaan.
Sitten, kahdeksan vuotta myöhemmin, binääri palaa kiertoradalle ja toinen kuori näyttää samalta kuin aikaisempi, ja se kasvaa edeltäjänsä kuplan sisällä. Kuoret kerääntyvät jatkuvasti kuin aavemainen joukko jättimäisiä pesiviä nukkeja.
Kuitenkin, missä määrin olimme osuneet oikeaan geometriaan selittääksemme tämän kiehtovan tähtijärjestelmän, meille selvisi vasta uusi Webb-kuva saapui kesäkuussa.
Tässä ei ollut yksi tai kaksi, vaan yli 17 upeasti muotoiltua kuorta, joista jokainen oli lähes tarkka kopio sitä edeltävän kuoren sisällä. Tämä tarkoittaa, että Webb-kuvassa näkyvän vanhimman, uloimman kuoren on täytynyt laukaista noin 150 vuotta ennen uusinta kuorta, joka on vielä lapsenkengissään ja kiihtyy pois järjestelmän ytimessä olevasta fysiikkaa ohjaavasta valaisevasta tähtiparista.
Wolf-Rayetit ovat näyttäneet upeilla täplillä ja hurjalla ilotulituksellaan toimittaneet yhden kiehtovimmista ja monimutkaisimmista kuvista, joita uusi Webb-teleskooppi on julkaissut.
Tämä oli yksi Webbin ensimmäisistä kuvista. Tähtitieteilijät ovat kaikki istuimemme reunalla odottamassa, mitä uusia ihmeitä tämä observatorio paljastaa meille.
Tämä artikkeli julkaistaan uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssin alla. Lue alkuperäinen artikkeli.
Kuva pistetilanne: NASA, ESA, CSA, STScI, NASA-JPL, Caltech
