Telescopul Spațial James Webb al NASA oferă în premieră o imagine clară în infraroșu mediu a unui sistem de patru spirale de praf, una extinzându-se dincolo de următoarea în exact același model. (A patra este aproape transparentă, la marginile imaginii lui Webb.)
Observațiile anterioare ale Webb au detectat doar un singur înveliș și, deși a fost emisă ipoteza existenței unor învelișuri exterioare, căutările cu ajutorul telescoapelor terestre nu au reușit să le descopere.
Aceste învelișuri s-au format din emisiile din ultimii 700 de ani ale două stele Wolf-Rayet îmbătrânite, care se află într-un sistem cunoscut sub numele de Apep, o aluzie la zeul egiptean al haosului.
Combinând imaginea captată de Webb cu date culese pe o perioadă de mai mulți ani de la Telescopul VLT al Observatorului European Sudic din Chile, specialiștii au redus frecvența cu care cele două stele se petrec una pe lângă cealaltă, fenomen care se întâmplă o dată la 190 de ani. De asemenea, ei au putut vedea că cele două stele se deplasează pe fiecare orbită incredibil de lungă pe care o parcurg timp de aproape 25 de ani și formează praf.
Datele Webb au mai confirmat că există trei stele legate gravitațional una de cealaltă în acest sistem. Praful ejectat de cele două stele Wolf-Rayet este „sfâșiat” de o a treia stea, o supergigantă masivă, care sculptează găuri în fiecare nor de praf în expansiune de pe orbita sa mai largă. (Toate cele trei stele sunt prezentate ca un singur punct luminos în imaginea lui Webb.)
„A analiza noile observații ale lui Webb a fost ca și cum ai intra într-o cameră întunecată și ai aprinde lumina – totul a apărut. Există praf peste tot în imaginea lui Webb, iar telescopul arată că cea mai mare parte a acestuia a fost aruncată în structuri repetitive, previzibile.”, a spus Yinuo Han, autorul principal al unei noi lucrări publicate în The Astrophysical Journal și cercetător postdoctoral la Caltech din Pasadena, California.
Lucrarea lui Han coincide cu publicarea lucrării lui Ryan White în The Astrophysical Journal, doctorand la Universitatea Macquarie din Sydney, Australia.
Han, White și colegii lor au rafinat orbita stelelor Wolf-Rayet combinând măsurători precise ale locației inelului din imaginea lui Webb cu viteza de expansiune a învelișurilor din observațiile efectuate de VLT pe parcursul a opt ani.
„Acesta este un sistem unic, cu o perioadă orbitală incredibil de rară. Următoarea orbită cea mai lungă pentru o binară Wolf-Rayet prăfuită este de aproximativ 30 de ani. Majoritatea au orbite între doi și 10 ani.”, a explicat White.
Când cele două stele Wolf-Rayet se apropie și se intersectează, vânturile lor stelare puternice se ciocnesc și se amestecă, formând și aruncând grămezi de praf bogat în carbon timp de un sfert de secol. În sisteme similare, praful este aruncat în aer în doar câteva luni, precum învelișurile din Wolf-Rayet 140.
O „ciupercă” de mare viteză
Stelele Wolf-Rayet producătoare de praf din sistemul Apep nu se află tocmai într-o croazieră liniștită. Ele se deplasează prin spațiu și emit praf cu viteze cuprinse între 2.000 și 3.000 de kilometri pe secundă.
Acest praf este, de asemenea, foarte dens. Compoziția specifică a prafului este un alt motiv pentru care Webb a putut observa mult mai mult: acesta constă în mare parte din carbon amorf. „Granulele de praf de carbon își păstrează temperatura mai ridicată chiar și atunci când se îndepărtează de stea”, a menționat Han.
Această vizualizare științifică modelează în 3D cum arată trei dintre cele patru straturi de praf emise de două stele Wolf-Rayet din sistemul Apep, pe baza observațiilor în infraroșu mediu de la Telescopul Spațial James Webb al NASA. Apep este alcătuit din două stele binare Wolf-Rayet care orbitează
Deși granulele de praf excepțional de mici sunt considerate calde în spațiu, lumina pe care o emit este, de asemenea, extrem de slabă, motiv pentru care poate fi detectată din spațiu doar de MIRI (Mid-Infrared Instrument) al lui Webb.
Secționarea prafului
Pentru a găsi găurile pe care a treia stea le-a tăiat ca un cuțit prin praf, căutați punctul central de lumină și trasați o formă de V de la aproximativ ora 10 la ora 2. „Cavitatea este mai mult sau mai puțin în același loc în fiecare strat și arată ca o pâlnie. Am fost șocat când am văzut calculele actualizate în simulările noastre. Webb ne-a oferit «dovada incontestabilă» pentru a demonstra că a treia stea este legată gravitațional de acest sistem.”, a explicat White.
Cercetătorii știau despre a treia stea încă de când VLT a observat stratul cel mai strălucitor din interior și stelele în 2018, dar observațiile lui Webb au condus la un model geometric actualizat, confirmând conexiunea.
„Am rezolvat mai multe mistere cu Webb. Misterul rămas este distanța precisă față de stele de Pământ, care va necesita observații viitoare.”, a susținut Han
Viitorul lui Apep
Cele două stele Wolf-Rayet erau inițial mai masive decât supergiganta lor însoțitoare, dar și-au pierdut cea mai mare parte a masei. Este probabil ca ambele stele Wolf-Rayet să aibă o masă între 10 și 20 de ori mai mare decât Soarele, iar supergiganta să aibă o masă de 40 sau 50 de ori mai mare decât Soarele.
În cele din urmă, stelele Wolf-Rayet vor exploda ca supernove, trimițându-și rapid conținutul în spațiu. Oricare dintre ele ar putea emite o explozie de raze gamma, unul dintre cele mai puternice evenimente din univers, înainte de a deveni, eventual, o gaură neagră.
Stelele Wolf-Rayet sunt incredibil de rare în univers. Se estimează că doar o mie există în galaxia noastră, Calea Lactee, care conține sute de miliarde de stele în total. Dintre cele câteva sute de binare Wolf-Rayet observate până în prezent, Apep este singurul exemplu care conține două stele Wolf-Rayet de acest tip în galaxia noastră – majoritatea au doar una.
Telescopul Spațial James Webb este principalul observator de știință spațială din lume. Webb rezolvă mistere din sistemul nostru solar, privind dincolo de lumi îndepărtate din jurul altor stele și investigând structurile și originile misterioase ale universului nostru și locul nostru în el. Webb este un program internațional condus de NASA împreună cu partenerii săi, ESA (Agenția Spațială Europeană) și CSA (Agenția Spațială Canadiană).
Autor: Corina Gheorghe
Foto: NASA
