ในเดือนกรกฎาคม ภาพใหม่ที่ทำให้งงของระบบดาวสุดขั้วที่อยู่ห่างไกล ล้อมรอบด้วยวงแหวนเรขาคณิตที่มีศูนย์กลางเหนือจริง แม้แต่นักดาราศาสตร์ก็เกาศีรษะ ภาพที่ดูเหมือน "รอยนิ้วหัวแม่มือของจักรวาล" มาจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ ซึ่งเป็นหอดูดาวเรือธงแห่งใหม่ล่าสุดของนาซ่า
อินเทอร์เน็ตสว่างขึ้นทันทีด้วยทฤษฎีและการเก็งกำไร บางคนที่อยู่ริมป่าถึงกับอ้างว่าเป็นหลักฐานสำหรับ "โครงสร้างขนาดใหญ่ของคนต่างด้าว" ที่ไม่ทราบที่มา
โชคดีที่ทีมของเราที่มหาวิทยาลัยซิดนีย์ได้ศึกษาดาวฤกษ์ดวงนี้ซึ่งเรียกว่า WR140 มานานกว่า 20 ปีแล้ว ดังนั้นเราจึงอยู่ในตำแหน่งสำคัญที่จะใช้ฟิสิกส์เพื่อตีความสิ่งที่เราเห็น
นางแบบของเรา ตีพิมพ์ใน ธรรมชาติ, อธิบายขบวนการประหลาดๆ โดยที่ดาวฤกษ์สร้างลวดลายวิบวับของวงแหวนที่เห็นในภาพเวบบ์ (ตอนนี้เอง ตีพิมพ์ใน ธรรมชาติดาราศาสตร์).
ความลับของ WR140
WR140 คือสิ่งที่เรียกว่าa ดาว Wolf-Rayet. เหล่านี้เป็นหนึ่งในดาวฤกษ์ที่รุนแรงที่สุดที่รู้จัก ในการแสดงผลที่หายากแต่สวยงาม บางครั้งพวกมันสามารถปล่อยฝุ่นควันออกสู่อวกาศซึ่งยาวกว่าระบบสุริยะทั้งหมดของเราหลายร้อยเท่า
สนามรังสีรอบ Wolf-Rayets นั้นรุนแรงมาก ฝุ่นและลมถูกพัดออกไปด้านนอกด้วยความเร็วหลายพันกิโลเมตรต่อวินาที หรือประมาณ 1 เปอร์เซ็นต์ของความเร็วแสง ในขณะที่ดาวทุกดวงมีลมจากดาวฤกษ์ แต่ผู้ที่ประสบความสำเร็จมากเกินไปเหล่านี้จะขับบางอย่างที่คล้ายกับพายุเฮอริเคนที่เป็นตัวเอก
ที่สำคัญ ลมนี้มีองค์ประกอบเช่นคาร์บอนที่ไหลออกมาเป็นฝุ่น
WR140 เป็นหนึ่งในดาว Wolf-Rayet ที่มีฝุ่นน้อยมากที่พบในระบบดาวคู่ มันอยู่ในวงโคจรกับดาวอีกดวงหนึ่ง ซึ่งตัวมันเองเป็นยักษ์สีน้ำเงินขนาดมหึมาที่มีลมแรงของมันเอง
มีเพียงไม่กี่ระบบเช่น WR140 เท่านั้นที่รู้จักในกาแลคซีของเราทั้งหมด แต่เพียงไม่กี่ระบบที่เลือกเหล่านี้ก็มอบของขวัญที่ไม่คาดคิดและสวยงามที่สุดให้กับนักดาราศาสตร์ ฝุ่นไม่ได้แค่ไหลออกจากดาวเพื่อสร้างลูกบอลหมอกตามที่คาดไว้ แต่จะเกิดเฉพาะในบริเวณที่ลมจากดาวสองดวงชนกันเท่านั้น
เนื่องจากดาวคู่มีการเคลื่อนที่แบบโคจรคงที่ โช้คหน้านี้จึงต้องหมุนด้วย จากนั้นขนเขม่าจะพันเป็นเกลียวโดยธรรมชาติ ในลักษณะเดียวกับที่พ่นจากสปริงเกลอร์ในสวนที่หมุนได้
อย่างไรก็ตาม WR140 มีเทคนิคเพิ่มเติมอีกสองสามอย่างในการเพิ่มแขนเสื้อที่มีความซับซ้อนมากขึ้นในการแสดงผลที่ฉูดฉาด ดาวสองดวงไม่ได้โคจรเป็นวงกลมแต่เป็นวงรี นอกจากนี้ การผลิตฝุ่นยังเปิดและปิดเป็นช่วงๆ เมื่อดาวคู่เข้าใกล้และออกจากจุดที่เข้าใกล้ที่สุด
[เนื้อหาฝัง]
โมเดลที่เกือบจะสมบูรณ์แบบ
ทีมงานของเราได้ติดตามตำแหน่งของลักษณะพิเศษของฝุ่นในพื้นที่สามมิติด้วยการสร้างแบบจำลองเอฟเฟกต์ทั้งหมดเหล่านี้เป็นเรขาคณิตสามมิติของขนนก
ด้วยการติดแท็กรูปภาพอย่างระมัดระวังของการไหลที่กำลังขยายตัวซึ่งถ่ายที่ Keck Observatory ในฮาวาย ซึ่งเป็นหนึ่งในกล้องโทรทรรศน์แบบออปติคัลที่ใหญ่ที่สุดในโลก เราพบว่าแบบจำลองการไหลที่ขยายตัวของเรานั้นเข้ากับข้อมูลได้เกือบสมบูรณ์
ยกเว้นนิดหนึ่ง ใกล้ๆ กับดาว ฝุ่นไม่ใช่ที่ที่ควรจะเป็น การไล่ตามสิ่งเล็กน้อยที่ไม่เหมาะสมทำให้เราพบกับปรากฏการณ์ที่ไม่เคยมีมาก่อนในกล้อง
พลังแห่งแสง
เรารู้ว่าแสงมีโมเมนตัม ซึ่งหมายความว่ามันสามารถออกแรงกดบนสสารที่เรียกว่าความดันรังสี ผลของปรากฏการณ์นี้ ในรูปแบบของสสารที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงรอบจักรวาล ปรากฏชัดทุกที่
แต่มันก็เป็นกระบวนการที่ยากอย่างน่าทึ่งที่จะจับได้ แรงจะจางหายไปอย่างรวดเร็วตามระยะทาง ดังนั้นหากต้องการดูวัสดุถูกเร่ง คุณต้องติดตามการเคลื่อนที่ของสสารอย่างแม่นยำในสนามรังสีที่รุนแรง
การเร่งความเร็วนี้กลายเป็นองค์ประกอบหนึ่งที่ขาดหายไปในรุ่น WR140 ข้อมูลของเราไม่เหมาะสมเนื่องจากความเร็วในการขยายตัวไม่คงที่ ฝุ่นได้รับแรงหนุนจากแรงดันการแผ่รังสี
การได้สัมผัสมันเป็นครั้งแรกในกล้องถือเป็นสิ่งใหม่ ในแต่ละวงโคจร ราวกับว่าดาวฤกษ์กางใบเรือขนาดยักษ์ที่ทำจากฝุ่น เมื่อมันจับรังสีอันเข้มข้นที่พุ่งออกมาจากดวงดาว เหมือนกับเรือยอชท์ที่รับลมกระโชกแรง ใบเรือที่เต็มไปด้วยฝุ่นทำให้กระโจนไปข้างหน้าอย่างกะทันหัน
วงแหวนควันในอวกาศ
ผลลัพธ์สุดท้ายของฟิสิกส์ทั้งหมดนี้สวยงามมาก เช่นเดียวกับของเล่นเครื่องจักร WR140 จะพ่นวงแหวนควันที่แกะสลักไว้อย่างแม่นยำในทุก ๆ แปดปี
วงแหวนแต่ละวงถูกสลักด้วยฟิสิกส์ที่ยอดเยี่ยมทั้งหมดนี้ ซึ่งเขียนขึ้นในรายละเอียดของรูปแบบ สิ่งที่เราต้องทำคือรอ และลมที่แผ่ขยายออกไปทำให้เปลือกฝุ่นพองตัวเหมือนบอลลูน จนกระทั่งมันใหญ่พอที่กล้องโทรทรรศน์ของเราจะสร้างภาพได้
จากนั้นแปดปีต่อมา ไบนารีจะกลับมาในวงโคจรของมัน และเปลือกอีกอันก็ปรากฏขึ้นเหมือนกับก่อนหน้านี้ โดยเติบโตภายในฟองสบู่ของรุ่นก่อน เปลือกหอยสะสมเหมือนตุ๊กตาทำรังขนาดยักษ์ที่น่าสยดสยอง
อย่างไรก็ตาม ขอบเขตที่แท้จริงที่เราได้ใช้รูปทรงเรขาคณิตที่ถูกต้องเพื่ออธิบายระบบดาวที่น่าสนใจนี้ไม่ได้ถูกนำกลับมาหาเราจนกว่าภาพ Webb ใหม่จะมาถึงในเดือนมิถุนายน
นี่ไม่ใช่หนึ่งหรือสองชิ้น แต่มีมากกว่า 17 เปลือกหอยที่แกะสลักอย่างวิจิตรงดงาม แต่ละอันมีแบบจำลองที่เกือบจะเหมือนกันทุกอันซ้อนอยู่ภายในอันก่อนหน้านั้น นั่นหมายความว่าเปลือกนอกสุดที่เก่าที่สุดที่มองเห็นได้ในภาพเวบบ์ต้องถูกปล่อยก่อนประมาณ 150 ปีก่อนเปลือกใหม่ล่าสุด ซึ่งยังอยู่ในช่วงเริ่มต้นและเร่งตัวออกห่างจากดาวคู่เรืองแสงที่ขับฟิสิกส์ที่ใจกลางของระบบ
ด้วยขนนกที่พลิ้วไหวและดอกไม้ไฟป่า Wolf-Rayets ได้ส่งภาพที่มีลวดลายซับซ้อนและน่าสนใจที่สุดชิ้นหนึ่งซึ่งเผยแพร่โดยกล้องโทรทรรศน์ Webb ใหม่
นี่เป็นหนึ่งในภาพแรกที่ถ่ายโดยเวบบ์ นักดาราศาสตร์ทุกคนอยู่บนขอบที่นั่งของเรา รอคอยสิ่งมหัศจรรย์ใหม่ ๆ ที่หอดูดาวแห่งนี้จะส่งถึงเรา
บทความนี้ตีพิมพ์ซ้ำจาก สนทนา ภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่าน บทความต้นฉบับ.
เครดิตภาพ: NASA, ESA, CSA, STScI, NASA-JPL, คาลเทค
