Космический телескоп Джеймса Уэбба зафиксировал изображение интенсивного света от звезды, выбрасывающей в космос множество пылевых шлейфов. Движущий эффект звездного света - это то, что известно как радиационное давление. Радиационное давление является одним из факторов, препятствующих коллапсу звезд под действием собственной гравитации, и создает яркие размытые хвосты комет, когда они проходят близко к Солнцу. Но новое изображение представляет собой наиболее полную картину явления, происходящего вокруг звезды.
Странное изображение, показывает пару звезд в WR140, расположенных на расстоянии 5600 световых лет от нас в созвездии Лебедя. Двойная звездная система окружена похожей на луковицу оболочкой из почти 20 концентрических оболочек. После его публикации изображение вызвало множество онлайн-спекуляций о том, что могло быть причиной эффекта, теперь другая команда исследователей, тесно сотрудничающая с первой, наконец-то предоставила ответы.
Рябь - это огромные слои светящейся пыли и сажи, выбрасываемые парой звезд в WR140, пролетающих близко друг от друга по эллиптической орбите, которую они совершают примерно каждые восемь лет.
Когда они сближаются, их солнечные ветры со скоростью3000 километров в секунду сталкиваются друг с другом, образуя в пространстве дугообразный шлейф материала, который медленно расширяется, образуя кольца. Поскольку шлейфы выбрасываются только тогда, когда звезды находятся рядом друг с другом, расстояние между кольцами определяется их орбитальным периодом. Это означает, что пыль образуется через равные промежутки времени, и кольца облака можно сосчитать, как кольца деревьев, чтобы определить возраст самой внешней ряби, 20 видимых колец составляют 160 лет.
Но эта рябь не распространяется наружу с постоянной скоростью. Скорее всего, они ускоряются, подталкиваемые периодическими потоками фотонов, или легких частиц, от близлежащих звезд. Именно это ускорение изменяет расстояние между кольцами.
Одна из звезд в дуэте это звезда Вольфа-Райе, тип редкой, медленно умирающей звезды, которая потеряла свою внешнюю оболочку из водорода, в результате чего она выбрасывает из своих внутренностей ионизированный гелий, углерод и азот. Однажды эти звезды взорвутся как сверхновые, но до тех пор радиационное давление, создаваемое светом, разворачивает их содержимое, растягивая их подобно гигантским призрачным медузам в ночном небе. Выброшенные перегретые элементы, особенно углерод, который превращается в сажу, остаются достаточно горячими, чтобы ярко светиться в инфракрасном спектре.
Другой член пары, голубой сверхгигант O-типа, один из самых массивных классов звезд. Горячий, яркий и огромный сверхгигант также выделяет газ и обречен на превращение в сверхновую. Когда две звезды пролетают близко друг к другу, их солнечные ветры объединяются в гигантский конус материала, который выбрасывается в космос.
Чтобы детально рассмотреть светящиеся кольца инфракрасной сажи, астрономы сначала обратились к одному из крупнейших в мире оптических телескопов, обсерватории Кек на Гавайях и ее 10-метровому зеркалу. Направив инфракрасную камеру телескопа на далекие кольца, исследователи проследили за тем, как они выдвигались наружу и медленно росли в течение 16 лет. Затем, продолжая свою работу, ученые объединились со второй группой, чтобы сделать еще одно изображение с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба, которое показало все двадцать колец в кристально чистом разрешении.
Пылевые кольца ускорялись из-за периодических толчков звездного света, который, как и любой свет, обладает импульсом. По словам исследователей, астрономы часто косвенно видели отпечатки этого эффекта в необъяснимо высоких скоростях некоторой материи во Вселенной, но до сих пор давление излучения звездного света никогда не измерялось непосредственно и не наблюдалось за воздействием на пыль. Это связано с тем, что вблизи звезд, где давление излучения самое сильное, толчки, которые оно производит, часто маскируются чрезвычайно мощными гравитационными и магнитными полями.
Исследователи говорят, что с космическим телескопом Джеймса Уэбба, который сейчас работает в полную силу, они смогут еще глубже заглянуть в WR140 и другие странные системы, где может скрываться новая физика.