Júliusban egy szürreális, koncentrikus geometriai gyűrűkkel körülvett, távoli, extrém csillagrendszerről készült rejtélyes új képen még a csillagászok is megvakarták a fejüket. A kép, amely egyfajta „kozmikus hüvelykujjlenyomat”-nak tűnik, a James Webb Űrteleszkópról, a NASA legújabb zászlóshajó-obszervatóriumáról származik.
Az internet azonnal megvilágosodott az elméletektől és a találgatásoktól. Néhányan a vad peremén még azt is állították, hogy az ismeretlen eredetű „idegen megastruktúrák” bizonyítéka.
Szerencsére a Sydney Egyetemen dolgozó csapatunk már több mint 140 éve tanulmányozta ezt a WR20 néven ismert csillagot – így kiváló helyzetben voltunk ahhoz, hogy a fizika segítségével értelmezzük, amit látunk.
A mi modellünk, kiadva Természet, elmagyarázza azt a furcsa folyamatot, amellyel a csillag létrehozza a Webb képen látható káprázatos gyűrűmintázatot (most kiadva Természet csillagászat).
A WR140 titkai
A WR140 az úgynevezett a Wolf-Rayet sztár. Ezek a legszélsőségesebb ismert sztárok közé tartoznak. Egy ritka, de gyönyörű kijelzőn néha porcsóvát bocsátanak ki az űrbe, amely több százszor akkora, mint a teljes Naprendszerünk.
A Wolf-Rayets körüli sugárzási mező olyan intenzív, hogy a por és a szél másodpercenként több ezer kilométeres sebességgel, vagyis a fénysebesség körülbelül 1 százalékával söpör kifelé. Bár minden csillagnak csillagszele van, ezek a túlteljesítők valamivel inkább egy csillaghurrikánhoz hasonlót hajtanak.
Lényeges, hogy ez a szél olyan elemeket tartalmaz, mint a szén, amelyek kiáramlanak és port képeznek.
A WR140 egyike azon néhány poros Wolf-Rayet csillagnak, amelyek kettős rendszerben találhatók. Egy másik csillaggal kering a pályán, amely maga egy hatalmas kék szuperóriás, saját vad széllel.
Egész galaxisunkban csak néhány rendszer ismert, mint a WR140, de ezek a kiválasztottak a legváratlanabb és legszebb ajándékot adják a csillagászoknak. A por nem egyszerűen kiáramlik a csillagból, hogy ködös golyót képezzen, ahogy az várható volt; ehelyett csak egy kúp alakú területen alakul ki, ahol a két csillag felől érkező szelek ütköznek.
Mivel a kettőscsillag állandó keringési mozgásban van, ennek a lökésfrontnak is forognia kell. A kormos csóva ezután természetesen spirálba csavarodik, ugyanúgy, mint a forgó kerti öntözőből származó sugár.
A WR140-nek azonban van még néhány trükkje, amelyek gazdagabb komplexitást helyeznek el mutatós kijelzőjébe. A két csillag nem körkörös, hanem elliptikus pályán kering, ráadásul a porképződés epizodikusan be- és kikapcsol, ahogy a bináris közeledik és elhagyja a legközelebbi megközelítési pontot.
[Beágyazott tartalmat]
Majdnem tökéletes modell
Mindezeket a hatásokat a porcsóva háromdimenziós geometriájába modellezve csapatunk nyomon követte a por jellemzőinek helyét a háromdimenziós térben.
A táguló áramlásról a hawaii Keck Obszervatóriumban, a világ egyik legnagyobb optikai teleszkópjában készült képek gondos címkézésével azt találtuk, hogy a táguló áramlásról készült modellünk szinte tökéletesen illeszkedik az adatokhoz.
Kivéve egy csipetnyit. Közvetlenül a csillag közelében, a por nem volt ott, ahol lennie kellett volna. Ennek a kisebb hibának az üldözése olyan jelenséghez vezetett, amelyet még soha nem fogott fel a kamera.
A fény ereje
Tudjuk, hogy a fény lendületet hordoz, ami azt jelenti, hogy nyomást gyakorolhat a sugárzási nyomásként ismert anyagra. Ennek a jelenségnek a következménye, a kozmosz körül nagy sebességgel száguldó anyag formájában, mindenhol nyilvánvaló.
Ám rendkívül nehéz folyamat volt a tetten fogni. Az erő gyorsan elhalványul a távolsággal, ezért az anyag felgyorsulásának észleléséhez nagyon pontosan kell követni az anyag mozgását egy erős sugárzási mezőben.
Ez a gyorsulás bizonyult az egyetlen hiányzó elemnek a WR140 modelljeiben. Adataink nem egyeztek, mert a tágulási sebesség nem volt állandó: a por a sugárzási nyomástól kapott lendületet.
Újszerű dolog volt, hogy ezt először a kamerán elkapni. Minden egyes pályán olyan, mintha a csillag porból készült óriási vitorlát bontana ki. Amikor felfogja a csillagból áradó intenzív sugárzást, akár egy jacht, aki széllökést kap, a poros vitorla hirtelen előreugrik.
Füstgyűrűk az űrben
Ennek a fizikanak a végeredménye lebilincselően gyönyörű. Mint egy óraszerkezetes játék, a WR140 minden nyolcéves keringéssel precízen megformált füstgyűrűket fúj ki.
Minden gyűrűbe bele van gravírozva ez a csodálatos fizika, a formája részleteiben. Csak várnunk kell, és a terjeszkedő szél léggömbként fújja fel a porhéjat addig, amíg az elég nagy lesz ahhoz, hogy teleszkópjaink képet lehessen alkotni.
Aztán nyolc évvel később a bináris visszatér pályájára, és megjelenik egy másik héj, amely megegyezik az előzővel, és az elődje buborékán belül növekszik. A kagylók folyamatosan gyűlnek, mint egy kísérteties halmaz óriási fészkelő babákból.
Azt azonban, hogy milyen mértékben találtuk el a megfelelő geometriát ennek az érdekes csillagrendszernek a magyarázatához, csak az új Webb-kép júniusban érkezett meg.
Itt nem egy vagy kettő, hanem több mint 17 gyönyörűen faragott kagyló volt, mindegyik csaknem pontos másolata az előtte lévőnek. Ez azt jelenti, hogy a Webb képen látható legrégebbi, legkülső héjnak körülbelül 150 évvel a legújabb héj előtt kellett elindulnia, amely még gyerekcipőben jár, és felgyorsul a rendszer középpontjában lévő fizikát irányító világító csillagpártól.
A Wolf-Rayetek látványos tollaikkal és vad tűzijátékaikkal az egyik legérdekesebb és legbonyolultabb mintájú képet hozták létre, amelyet az új Webb távcső bocsátott ki.
Ez volt az egyik első kép, amelyet Webb készített. A csillagászok mind a székünk szélén várják, milyen új csodákat sugároz majd felénk ez az obszervatórium.
Ezt a cikket újra kiadják A beszélgetés Creative Commons licenc alatt. Olvassa el a eredeti cikk.
