XNUMX 月には、超現実的な同心円状の幾何学的な環に囲まれた遠く離れた極端な星系の不可解な新しい画像が、天文学者でさえ頭をかきむしっていました。 一種の「宇宙の拇印」のように見えるこの写真は、NASA の最新の主力天文台であるジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡からのものです。
インターネットはすぐに理論と憶測で明るくなりました。 辺鄙な人々の中には、起源不明の「異星人のメガストラクチャー」の証拠としてそれを主張する人さえいました。
幸運なことに、シドニー大学の私たちのチームは、WR140 として知られるこの恒星を 20 年以上にわたって研究してきたため、物理学を使って自分たちが見ているものを解釈する絶好の位置にいました。
私たちのモデル、 に発表され 自然, ウェッブの画像に見られるリングのまばゆいパターンを星が生成する奇妙なプロセスを説明しています (それ自体は今では に発表され 自然天文学).
WR140のヒミツ
WR140はいわゆる ウォルフ・ライエ星. これらは、知られている最も極端な星の XNUMX つです。 まれではありますが美しいディスプレイで、太陽系全体の数百倍の大きさの宇宙にほこりのプルームを放出することがあります。
Wolf-Rayets 周辺の放射線場は非常に強力で、塵と風は毎秒数千キロメートル、つまり光速の約 1% の速さで外側に押し流されます。 すべての星には恒星の風が吹いていますが、これらの功績者は恒星のハリケーンのようなものを駆り立てます。
重要なことに、この風には炭素などの要素が含まれており、それらが流れ出てほこりを形成します。
WR140 は、連星系で見つかった数少ない塵の多いウォルフ ライエ星の XNUMX つです。 それは、それ自体が猛烈な風を持つ巨大な青い超巨星である別の星と一緒に軌道に乗っています。
WR140 のような星系は銀河全体でほんの一握りしか知られていませんが、これらの選ばれた少数の星系は、天文学者に最も予想外で美しい贈り物をもたらします。 ほこりは、予想されるように、星から単に流れ出てぼんやりしたボールを形成するだけではありません。 代わりに、XNUMX つの星からの風が衝突する円錐形の領域でのみ形成されます。
連星は一定の軌道運動を行っているため、この衝撃波面も回転する必要があります。 すす状のプルームは、回転する庭のスプリンクラーからのジェットと同じように、自然に螺旋状に包まれます.
ただし、WR140には、派手なディスプレイにさらに豊かな複雑さを重ねるいくつかのトリックがあります. XNUMX つの星は円軌道ではなく楕円軌道上にあり、さらに連星が最接近点に近づいたり離れたりするにつれて、粉塵の生成が一時的にオンとオフを切り替えます。
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ほぼ完璧なモデル
これらすべての影響をダスト プルームの XNUMX 次元ジオメトリにモデル化することで、私たちのチームは XNUMX 次元空間でのダスト フィーチャの位置を追跡しました。
世界最大の光学望遠鏡の XNUMX つであるハワイのケック天文台で撮影された膨張流の画像を慎重にタグ付けすることにより、膨張流のモデルがデータにほぼ完全に適合することがわかりました。
XNUMXつのニグルを除いて。 星のすぐ近くで、ほこりは本来あるべき場所にありませんでした。 その些細なミスフィットを追ううちに、これまでカメラに捉えられなかった現象が発生しました。
光の力
光が運動量を運ぶことはわかっています。つまり、放射圧として知られる物質を押すことができます。 この現象の結果は、物質が宇宙を高速で周回するという形で、いたるところに見られます。
しかし、その行為を把握するのは非常に困難なプロセスでした。 力は距離とともに急速に減衰するため、物質が加速されていることを確認するには、強い放射場で物質の動きを非常に正確に追跡する必要があります。
この加速は、WR140のモデルに欠けている要素のXNUMXつであることが判明しました。 膨張速度が一定ではなかったため、データは適合しませんでした。ダストは放射圧によって後押しされていました。
それをカメラで初めて捉えたのは、何か新しいことでした。 それぞれの軌道で、まるで星が塵でできた巨大な帆を広げているかのようです。 星からの強烈な放射線を受けると、まるでヨットが突風をつかむように、ほこりまみれの帆が突然前に飛び出します。
宇宙の煙の輪
このすべての物理学の最終結果は、驚くほど美しいものです。 時計仕掛けのおもちゃのように、WR140 は XNUMX 年ごとに正確に彫刻された煙の輪を吐き出します。
ひとつひとつのリングには、そのフォルムの細部にまで、この素晴らしい物理学がすべて刻まれています。 私たちがしなければならないことはただ待つことだけで、拡大する風がダストシェルを風船のように膨らませ、望遠鏡が画像化するのに十分な大きさになります。
それから XNUMX 年後、連星は軌道に戻り、別の殻が以前のものと同じように見え、前任者の泡の中で成長します。 シェルは、巨大な入れ子人形の幽霊のようなセットのように蓄積し続けます.
しかし、この興味をそそる星系を説明する正しい幾何学を突き止めた真の範囲は、XNUMX 月に新しい Webb 画像が到着するまで、私たちに思い起こされませんでした。
ここには 17 つや 150 つではなく、XNUMX を超える精巧に彫刻された貝殻があり、それぞれが前の貝殻の中に入れ子になったほぼ正確なレプリカです。 つまり、ウェッブの画像に写っている最古の殻は、最新の殻よりも約 XNUMX 年前に打ち上げられたにちがいないということです。最新の殻はまだ初期段階にあり、システムの中心で物理学を動かしている明るい星のペアから離れて加速しています。
壮大な噴煙と野生の花火で、ウルフ-ライエッツは、新しい Webb 望遠鏡によってリリースされた中で最も興味深く、複雑にパターン化された画像の XNUMX つを提供しました。
これは Webb が撮影した最初の画像の XNUMX つです。 天文学者たちは全員、この天文台がどんな新しい驚異を私たちに届けてくれるのかを待ち望んでいます。
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画像のクレジット： NASA、ESA、CSA、STScI、NASA-JPL、カリフォルニア工科大学
