Телескоп Уэбба сфотографировал, как свет звезд двигает огромные облака пыли
Двойной объект под названием WR 140 окружен серией пылевых оболочек, которые медленно выталкиваются в космос не только звездным ветром заряженных частиц, но и свечением излучения, испускаемого самими звездами. Впервые ученые смогли непосредственно наблюдать это радиационное давление в действии, используя инфракрасные наблюдения из обсерватории Кека, чтобы отслеживать гигантский шлейф, когда он расширялся в космос в течение 16 лет.
Это помогает объяснить то, что мы видим на недавнем изображении, полученном космическим телескопом Джеймса Уэбба (JWST) и являющемся предметом второй статьи, показывающем сверкающую двойную систему, укрытую среди множества светящихся пылевых оболочек.
«Трудно увидеть, как звездный свет вызывает ускорение, потому что эта сила ослабевает с расстоянием, и другие силы быстро берут верх. Чтобы заметить ускорение на уровне, на котором его можно измерить, материал должен находиться достаточно близко к звезде или источник радиационного давления должен быть очень сильным. их в пределах досягаемости наших высокоточных данных», — пояснил астроном Инуо Хань из Кембриджского университета.
Звездное танго
Объект WR 140 находится на расстоянии около 5600 световых лет в созвездии Лебедя и является редкостью среди редкостей. Он представляет собой сталкивающуюся ветровую двойную систему, состоящую из чрезвычайно редкой звезды Вольфа-Райе и голубого компаньона-сверхгиганта O-типа — еще одного редкого объекта.
Звезды Вольфа-Райе очень горячие, очень яркие и очень старые, они сгорают в конце своей жизни на главной последовательности. Они значительно обеднены водородом, богаты азотом или углеродом и очень быстро теряют массу. Эта потерянная масса также содержит большое количество углерода, который поглощает излучение звезд и переизлучает его в виде инфракрасного света.
С другой стороны, звезды O-типа являются одними из самых массивных известных звезд, а также очень горячими и яркими; поскольку они настолько массивны, их продолжительность жизни невероятно коротка, и она исчезает всего через несколько миллионов лет.
Обе звезды в системе WR 140 имеют быстрые звездные ветры, дующие в космос со скоростью около 3000 километров в секунду. Поэтому оба теряют массу с довольно бешеной скоростью. Это на самом деле вполне нормально. Но звезды вращаются вокруг друг друга по эллиптической или овальной форме, что означает, что они вращаются неравномерно. Они сближаются для близкого сближения (периастр) и снова расходятся на большое расстояние (апастрон).
В периастре их мощные звездные ветры сталкиваются, создавая толчки и гигантский слой пыли, который расширяется наружу, создавая пылевую оболочку. Звезды вращаются вокруг друг друга один раз каждые 7,94 года, что означает, что каждая новая оболочка создается через 7,94 года после предыдущей. Эта предсказуемость означает, что такие объекты, как WR 140, являются интересными объектами для изучения образования пыли и ускорения.
Не только ветер
Но вы, возможно, заметили, что форма раковин своеобразна: одна сторона вытянута, что дает то, что было описано как форма «квадрата». Это сложно объяснить только одними звездными ветрами. «В отсутствие внешних сил каждая пылевая спираль должна расширяться с постоянной скоростью. Сначала мы были озадачены, потому что не могли заставить нашу модель соответствовать наблюдениям, пока, наконец, не поняли, что видим что-то новое. Данные не соответствовали, потому что скорость расширения не была постоянной, а скорее ускорялась. Мы впервые засняли это на камеру», — признают ученые.
Но есть и другое объяснение: радиационное давление. Электромагнитное излучение — свет — оказывает крошечное, крошечное давление на все, во что оно врезается, из-за передачи импульса от фотона к поверхности. Фотоны настолько малы и не имеют массы, что это не повлияет на вашу повседневную жизнь, но звезды испускают много мощного излучения. Нефильтрованное и находящееся в космическом вакууме, оно действительно может толкать материю. Это принцип технологии Lightsail.
Когда команда включила радиационное давление в свои модели WR 140, они смогли воспроизвести своеобразную форму оболочек, раздувающихся вокруг двойной системы. «Когда я смотрю на данные сейчас, я вижу, как шлейф WR140 разворачивается, как гигантский парус из пыли. Когда он ловит фотонный ветер, исходящий от звезды, как яхта, ловящая порыв ветра, он делает внезапный рывок вперед», — рассказал астрофизик Питер Татхилл из Сиднейского университета в Австралии.
