Telescopul Webb a descoperit „o amprentă” în spațiu. Cum s-ar fi format?

Amprenta din spațiu depistată de Telescopul Spațial James Webb este alcătuită din 17 cercuri concentrice de praf emanat de o pereche de stele. Aflată la peste 5.000 de ani-lumină de Pământ, perechea este denumită Wolf-Rayet 140.

Fiecare inel din „amprenta din spațiu” a fost creat atunci când cele două stele s-au apropiat și vânturile lor stelare (curentele de gaz pe care acestea le suflă în spațiu) s-au întâlnit, comprimând gazul și formând praf. Orbitele stelelor fac ca cele două să se apropie o dată la opt ani; sunt precum inelele de creștere ale unui copac, buclele de praf marchează trecerea timpului.

„Ne uităm la peste un secol de producție de praf în acest sistem. Imaginea ilustrează, de asemenea, cât de sensibil este acest telescop. Înainte, am putut vedea doar două inele de praf, folosind telescoape de la sol. Acum vedem cel puțin 17 dintre ele”, a spus Ryan Lau, astronom la NOIRLab al NSF și autor principal al unui nou studiu despre sistem, publicat în revista Nature Astronomy.

Cum a putut fi văzută „amprenta din spațiu”?

Pe lângă sensibilitatea generală a lui Webb, instrumentul său Mid-Infrared (MIRI) este foarte potrivit pentru a studia inelele de praf sau ceea ce Lau și colegii săi numesc cochilii, deoarece sunt mai groase și mai late decât apar în imagine.

Instrumentele științifice ale lui Webb detectează lumina infraroșie, o gamă de lungimi de undă invizibile pentru ochiul uman. MIRI detectează cele mai lungi lungimi de undă în infraroșu, ceea ce înseamnă că poate vedea adesea obiecte mai reci (printre care și inelele de praf) decât pot vedea celelalte instrumente. Spectrometrul lui MIRI a dezvăluit, de asemenea, compoziția prafului, format în principal din material ejectat de un tip de stea cunoscut sub numele de stea Wolf-Rayet.

MIRI a fost dezvoltat printr-un parteneriat 50-50 dintre NASA și Agenția Spațială Europeană (ESA). Jet Propulsion Laboratory din California de Sud a condus efortul pentru NASA, iar un consorțiu multinațional de institute astronomice europene a contribuit pentru ESA, se precizează pe blogul NASA.

Stelele Wolf-Rayet

O stea Wolf-Rayet este o stea de Tip O, născută cu o masă de cel puțin 25 de ori mai mare decât Soarele nostru, care se apropie de sfârșitul vieții sale, când probabil va colapsa și va forma o gaură neagră. Arzând mai fierbinte decât în tinerețe, o stea Wolf-Rayet generează vânturi puternice care împing cantități uriașe de gaz în spațiu. Steaua Wolf-Rayet din această pereche specială este posibil să fi pierdut mai mult de jumătate din masa sa inițială prin acest proces.

Transformarea gazului în praf seamănă cumva cu transformarea făinii în pâine: necesită condiții și ingrediente specifice. Cel mai comun element găsit în stele, hidrogenul, nu poate forma praf de unul singur. Dar deoarece stelele Wolf-Rayet elimină atât de multă masă, ele ejectează și elemente mai complexe, care se găsesc de obicei adânc în interiorul unei stele, printre care carbonul. Elementele grele din vânt se răcesc în timp ce călătoresc în spațiu și sunt apoi comprimate acolo unde vânturile ambelor stele se întâlnesc, ca atunci când două mâini frământă aluatul.

Și alte sisteme Wolf-Rayet formează praf, dar niciunul nu este cunoscut să facă inele precum „amprenta din spațiu” a lui Wolf-Rayet 140. Modelul unic de inel se formează deoarece orbita stelei Wolf-Rayet din WR 140 este alungită, nu circulară. Doar atunci când stelele se apropie una de cealaltă, la aproximativ aceeași distanță între Pământ și Soare, și vânturile lor se ciocnesc, gazul este sub o presiune suficientă pentru a forma praf. Dacă ar avea orbite circulare, binarele Wolf-Rayet ar putea produce praf continuu.

„Amprenta din spațiu” explică un posibil scenariu de formare a stelelor

Lau și coautorii studiului cred, de asemenea, că vânturile lui WR 140 au măturat zona înconjurătoare de material rezidual cu care s-ar putea ciocni inelele, motiv pentru care acestea rămân atât de curate și nu sunt șterse sau dispersate. Probabil că există și mai multe inele, dar au devenit atât de slabe și dispersate încât nici măcar Webb nu le poate vedea.

Stelele Wolf-Rayet ar putea părea exotice în comparație cu Soarele nostru, dar este posibil să fi jucat un rol în formarea stelelor și a planetelor. Atunci când o stea Wolf-Rayet curăță o zonă, materialul măturat se poate aduna la periferie și devine suficient de dens pentru a forma noi stele. Există unele dovezi că Soarele s-a format într-un astfel de scenariu.

Folosind date din Medium Resolution Spectroscopy al MIRI, noul studiu oferă cele mai bune dovezi de până acum că stelele Wolf-Rayet produc molecule de praf bogate în carbon. Mai mult decât atât, conservarea cochiliilor de praf indică faptul că acest praf poate supraviețui în mediul ostil dintre stele, continuând să furnizeze material pentru viitoare stele și planete.

Cercetătorii au găsit mai puține astfel de stele decât se așteptau

Însă deși astronomii estimează că ar trebui să existe cel puțin câteva mii de stele Wolf-Rayet în galaxia noastră, doar aproximativ 600 au fost găsite până în prezent.

„Chiar dacă stelele Wolf-Rayet sunt rare în galaxia noastră, deoarece au o viață scurtă la nivel stelar, este posibil să fi produs mult praf de-a lungul istoriei galaxiei înainte de a exploda și/sau de a forma găuri negre”, a spus Patrick Morris, astrofizician la Caltech din Pasadena, California, și coautor al noului studiu.

„Cred că cu noul telescop spațial al NASA vom învăța mult mai multe despre modul în care aceste stele modelează materialul dintre ele și declanșează formarea de noi stele în galaxii”, a concluzionat Morris.

Vă recomandăm să citiți și:

Centrifuga care lansează sateliți, testată de NASA

NASA va trimite o aeronavă pe Titan în 2027. Iată unde va ateriza!

Australia vrea să cultive propriile plante pe Lună până în 2025

Lava sintetică creată de cercetători pentru a înțelege lumile nelocuibile