Teleskop Jamesa Webb’a po raz kolejny zachwycił świat swoimi możliwościami obserwacji odległych kosmicznych obiektów. Co tym razem zobaczymy?
Kosmiczny teleskop James’a Webba uchwycił ostatnie dni życia gwiazdy, czy jak określili to zjawisko inżynierowie NASA – preludium do supernowej. Chociaż gwiazda WR 124 była jednym z pierwszych celów obserwacji teleskopu, zdjęcia zostały opublikowane dopiero w połowie marca. Gwiazda znajduje się piętnaście tysięcy lat świetlnych od Ziemi w gwiazdozbiorze Strzały. Obiekt ten zalicza się do gwiazd Wolfa-Rayeta, czyli bardzo masywnych i jasnych gwiazd w końcowym okresie ewolucji, tuż przed przemianą w supernowe.
WR 124 w momencie obserwacji w czerwcu zeszłego roku była aż trzydzieści razy bardziej masywna od Słońca a wokół niej znajdowało się kolejne dziesięć mas Słońca w postaci gazu wyrzuconego w przestrzeń kosmiczną.
Kiedy gaz oddala się od gwiazdy a jego temperatura spada, formuje się kosmiczny pył, którego promieniowanie jest wykrywalne dla Teleskopu Webb’a. Taka powłoka z gazu i pyłu widoczna jest jako szerokie linie w widmach emisyjnych zamiast wąskich linii absorpcyjnych, stąd charakterystyczne halo otaczające gwiazdę, typowe dla gwiazd Wolfa-Rayeta. Znamy kilkaset takich obiektów, jednak nie wszystkie przechodzą przez tę krótką fazę tuż przed wybuchem. Tym razem potężne instrumenty Webb’a pozwoliły na ukazanie umierającej gwiazdy w niespotykanych dotąd szczegółach.
Źródło: NASA
Dla badaczy kosmosu zdjęcia te są niezwykle cenne. Pochodzenie kosmicznego pyłu, który jest w stanie przetrwać wybuch supernowej i przyczynić się do ewolucji Wszechświata jest bardzo interesujące dla astronomów z wielu powodów. Kosmiczny pył jest integralną częścią funkcjonowania wszechświata: Stanowi schronienie dla formujących się gwiazd, gromadzi się, wpływając na formowanie się planet i służy jako platforma dla cząsteczek, które mogą się formować i zlepiać ze sobą, w tym jako budulec życia na Ziemi. Pomimo wielu istotnych funkcji, jakie pełni pył, we Wszechświecie wciąż jest go więcej niż są w stanie wyjaśnić obecne teorie astronomów dotyczące jego powstawania. Między innymi dlatego obserwacje Webb’a są kluczowe dla badaczy, którzy wciąż udoskonalają teorię budowy Wszechświata.
Webb otwiera nowe możliwości badania szczegółów na temat kosmicznego pyłu, który najlepiej widać w podczerwieni.
Kamera bliskiej podczerwieni Webba (NIRCam) równoważy jasność gwiezdnego jądra WR 124 i szczegóły w słabiej widocznym gazie, który ją otacza. Instrument średniej podczerwieni (MIRI) teleskopu ujawnia zbitą strukturę powłoki gazowo-pyłowej utworzonej z wyrzuconego materiału, która obecnie otacza gwiazdę. Przed Webbem astronomowie po prostu nie mieli wystarczająco szczegółowych informacji, aby zbadać kwestie powstawania pyłu w środowiskach takich jak WR 124. Nie wiedzieli też, czy ziarna pyłu są na tyle duże i powszechne, aby przetrwać wybuch supernowej i stać się znaczącym elementem ogólnego zasobu pyłu we Wszechświecie.
Teraz być może uda się odpowiedzieć na te pytania przy użyciu rzeczywistych danych. Gwiazdy, takie jak WR 124 służą również jako punkt odniesienia, który pomaga astronomom zrozumieć kluczowy okres we wczesnej historii wszechświata, kiedy umierające gwiazdy zasiliły młody wszechświat ciężkimi pierwiastkami wykutymi w ich rdzeniach – pierwiastkami, które są teraz powszechne. Szczegółowy obraz WR 124 wykonany przez Webba zapisał na zawsze krótki, burzliwy czas jej transformacji i daje nadzieję na przyszłe odkrycia, które ujawnią długo skrywane tajemnice kosmicznego pyłu.
Dla porównania widoku gwiazdy na krótki czas przed wybuchem naukowcy mogą teraz badać także zdjęcia pozostałości po supernowej Kasjopeja A, opublikowane siódmego kwietnia przez NASA.
Zdjęcia ukazują chmurę pyłową-gazową powstałą w wyniku wybuchu gwiazdy 340 lat temu z ziemskiej perspektywy. Kasjopeja A jest najmłodszą znaną pozostałością po wybuchu masywnej gwiazdy w naszej galaktyce To wyjątkowa okazja, by dowiedzieć się więcej o tym, jak takie supernowe powstają. Jak potwierdził główny badaczy programu Webb, Danny Milisavljevic: Kasjopeja A reprezentuje naszą najlepszą możliwość spojrzenia na pole szczątków eksplodującej gwiazdy i przeprowadzenia czegoś w rodzaju gwiezdnej autopsji, aby zrozumieć, jaki typ gwiazdy był tam wcześniej i w jaki sposób ta gwiazda eksplodowała. Według badaczy, w porównaniu do poprzednich obrazów w podczerwieni, na zdjęciach widać niesamowite szczegóły, do których wcześniej nie mieliśmy dostępu. Kasjopeja A jest typową pozostałością po supernowej, która była szeroko badana przez wiele naziemnych i kosmicznych obserwatoriów, w tym należące do NASA Obserwatorium Rentgenowskie Chandra.
Autorzy: NASA, ESA, CSA, D. Milisavljevic (Purdue), T. Temim (Princeton), I. De Looze (Uniwersytet w Gandawie). Przetwarzanie obrazu: J. DePasquale (STScI).
Połączone obserwacje z wielu teleskopów na wielu długościach fal zapewniają naukowcom bardziej kompleksowe zrozumienie tego zjawiska. Na zdjęciach widać wyraziste kolory, które kryją w sobie bogactwo informacji naukowych, które zespół dopiero zaczyna odkrywać. Na zewnątrz bańki, szczególnie u góry i po lewej stronie, znajdują się obłoki materiału o pomarańczowym i czerwonym zabarwieniu, emitowane z ciepłego pyłu. Oznacza to, że wyrzucona materia z eksplodującej gwiazdy wdziera się w otaczający ją gaz i pył. Wewnątrz tej wierzchniej powłoki znajdują się cętkowane pasma jasnego różu. Jest to materiał pochodzący z samej gwiazdy, który świeci dzięki mieszance różnych ciężkich pierwiastków, takich jak tlen, argon i neon, a także dzięki emisji pyłu. Naukowcy wciąż próbują rozdzielić te źródła emisji jednak kształt i złożoność obrazów sprawiają, że zadanie to nie jest łatwe.
W oczy rzuca się również, pętla przedstawiona na zielono, rozciągająca się po prawej stronie centralnej szczeliny. Badacze nazwali tę formację Zielonym Potworem. Analizy zdjęć pozostałości po Kasjopeji A mają odpowiedzieć na to samo pytanie, co obrazy umierającej gwiazdy WR 124. – Jak tworzy się kosmiczny pył?
Badanie obserwacyjne wykazały, że nawet bardzo młode galaktyki we wczesnym Wszechświecie były przesycone ogromnymi ilościami pyłu. Trudno jest więc wyjaśnić jego pochodzenie bez odwoływania się do supernowych, które wyrzucają w przestrzeń kosmiczną duże ilości ciężkich pierwiastków. Jednak dotychczasowe obserwacje supernowych nie były w stanie jednoznacznie wyjaśnić ilości pyłu, jaką widzimy w tych wczesnych galaktykach. Badając Kasjopeję A i WR 124 za pomocą Webb’a, astronomowie mają nadzieję na lepsze zrozumienie zawartości pyłu we Wszechświecie, co może pomóc w zrozumieniu, jak powstają elementy składowe planet i nas samych.
