XNUMX월에는 초현실적인 동심원의 기하학적 고리로 둘러싸인 먼 극단 항성계의 수수께끼 같은 새로운 이미지가 천문학자들조차 머리를 긁적였습니다. 일종의 '우주 지문'처럼 보이는 이 사진은 NASA의 최신 플래그십 천문대인 제임스 웹 우주 망원경(James Webb Space Telescope)에서 가져온 것이다.
인터넷은 즉시 이론과 추측으로 가득 찼습니다. 야생 변두리에 있는 일부 사람들은 그것이 기원을 알 수 없는 "외계 거대 구조물"의 증거라고 주장하기까지 했습니다.
운 좋게도 시드니 대학의 우리 팀은 이미 WR140으로 알려진 바로 이 별을 20년 이상 연구하고 있었기 때문에 우리가 보고 있는 것을 해석하기 위해 물리학을 사용할 수 있는 최고의 위치에 있었습니다.
우리 모델, 에 게시 자연, 별이 Webb 이미지에서 볼 수 있는 눈부신 고리 패턴을 생성하는 이상한 과정을 설명합니다. 에 게시 자연 천문학).
WR140의 비밀
WR140은 울프-레이에 스타. 이들은 알려진 가장 극단적 인 별 중 하나입니다. 드물지만 아름다운 전시에서 그들은 때때로 전체 태양계 크기의 수백 배에 달하는 공간으로 먼지 기둥을 방출할 수 있습니다.
Wolf-Rayets 주변의 복사장은 매우 강렬하여 먼지와 바람이 초당 수천 킬로미터 또는 광속의 약 1%의 속도로 바깥쪽으로 휩쓸려갑니다. 모든 별에는 별의 바람이 있지만, 이 초과 성취자는 별의 허리케인과 같은 것을 몰고 있습니다.
결정적으로 이 바람에는 먼지를 형성하기 위해 흘러나온 탄소와 같은 요소가 포함되어 있습니다.
WR140은 쌍성계에서 발견되는 몇 안 되는 먼지 투성이의 Wolf-Rayet 별 중 하나입니다. 그것은 그 자체로 사나운 바람을 가진 거대한 청색 초거성인 또 다른 별과 함께 궤도에 있습니다.
WR140과 같은 소수의 시스템만이 우리 은하계 전체에 알려져 있지만, 이러한 일부 시스템은 천문학자들에게 가장 예상치 못한 아름다운 선물을 제공합니다. 먼지는 단순히 별에서 흘러나와 예상대로 흐릿한 공을 형성하지 않습니다. 대신 두 별의 바람이 충돌하는 원뿔 모양의 영역에서만 형성됩니다.
쌍성은 일정한 궤도 운동을 하기 때문에 이 충격 전선도 회전해야 합니다. 그을음 연기는 회전하는 정원 스프링클러에서 분사되는 것과 같은 방식으로 자연스럽게 나선형으로 감쌉니다.
그러나 WR140에는 화려한 디스플레이에 더 풍부한 복잡성을 레이어링하는 몇 가지 트릭이 더 있습니다. 두 별은 원형이 아니라 타원 궤도에 있으며, 더 나아가 쌍성이 가장 가까운 접근 지점에 가까워지고 멀어질 때 먼지 생성이 일시적으로 켜지고 꺼집니다.
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거의 완벽한 모델
이러한 모든 효과를 먼지 기둥의 XNUMX차원 기하학으로 모델링함으로써 우리 팀은 XNUMX차원 공간에서 먼지 특징의 위치를 추적했습니다.
세계 최대 광학 망원경 중 하나인 하와이의 켁 천문대에서 촬영한 팽창하는 흐름의 이미지에 주의 깊게 태그를 지정함으로써 팽창하는 흐름의 모델이 데이터와 거의 완벽하게 일치한다는 것을 알았습니다.
니글 하나 빼고. 별 바로 가까이에서 먼지는 원래 있어야 할 곳에 없었습니다. 그 사소한 부적합을 쫓는 것은 우리를 이전에 카메라에 포착되지 않은 현상으로 이끌었습니다.
빛의 힘
우리는 빛이 운동량을 운반한다는 것을 알고 있습니다. 즉, 복사압으로 알려진 물질을 밀어낼 수 있습니다. 우주 주위를 빠른 속도로 돌고 있는 물질의 형태로 이 현상의 결과는 모든 곳에서 분명합니다.
그러나 그 행위를 포착하는 것은 매우 어려운 과정이었습니다. 힘은 거리에 따라 빠르게 사라지므로 가속되는 물질을 보려면 강한 복사장에서 물질의 움직임을 매우 정확하게 추적해야 합니다.
이 가속은 WR140 모델에서 누락된 요소 중 하나로 밝혀졌습니다. 팽창 속도가 일정하지 않았기 때문에 데이터가 맞지 않았습니다. 먼지는 복사압으로 인해 증가했습니다.
처음으로 카메라에 담는 것은 새로운 일이었습니다. 각 궤도에서 별이 먼지로 만든 거대한 돛을 펼치는 것과 같습니다. 돌풍을 받는 요트처럼 별에서 쏟아지는 강렬한 방사선을 받으면 먼지 투성이 돛이 갑자기 앞으로 나아갑니다.
우주의 연기 고리
이 모든 물리학의 최종 결과는 놀랍도록 아름답습니다. 시계태엽 장난감처럼 WR140은 XNUMX년 주기로 정밀하게 조각된 연기 고리를 내뿜습니다.
각 반지에는 형태의 세부 사항에 기록된 이 모든 놀라운 물리학이 새겨져 있습니다. 우리가 해야 할 일은 기다리는 것뿐입니다. 팽창하는 바람은 우리의 망원경이 이미지를 찍을 수 있을 만큼 충분히 커질 때까지 먼지 껍질을 풍선처럼 부풀립니다.
그런 다음 XNUMX년 후 쌍성이 궤도로 돌아오고 또 다른 껍질이 이전 껍질과 동일한 모양으로 나타나며 전임자의 거품 내부에서 자랍니다. 조개껍데기는 유령 같은 거대한 중첩 인형 세트처럼 계속 쌓입니다.
그러나 우리가 이 흥미로운 별 시스템을 설명하기 위해 올바른 기하학에 도달한 진정한 범위는 XNUMX월에 새로운 Webb 이미지가 도착할 때까지 우리 집으로 돌아오지 않았습니다.
여기에는 한두 개가 아니라 17개 이상의 정교하게 조각된 조개껍데기가 있었는데, 각 조개는 바로 앞의 조개 안에 내포된 거의 정확한 복제품이었습니다. 즉, Webb 이미지에서 볼 수 있는 가장 오래되고 가장 바깥쪽의 껍질은 가장 새로운 껍질보다 약 150년 전에 발사되었을 것입니다. 이 껍질은 아직 초기 단계에 있으며 시스템의 핵심에서 물리학을 구동하는 빛나는 별에서 멀어지고 있습니다.
화려한 깃털과 사나운 불꽃놀이로 Wolf-Rayets는 새로운 Webb 망원경이 공개한 가장 흥미롭고 복잡한 패턴의 이미지 중 하나를 제공했습니다.
이것은 Webb가 찍은 최초의 이미지 중 하나입니다. 천문학자들은 모두 우리 자리에 앉아 이 천문대가 우리에게 어떤 새로운 경이로움을 보여줄지 기다리고 있습니다.
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이미지 신용 : NASA, ESA, CSA, STScI, NASA-JPL, 칼텍
