Jedną z pierwszy obserwacji Teleskopu Webba w czerwcu 2022 roku była gwiazda Wolfa-Rayeta 124 (WR 124) znajdująca się w odległości około 15 tysięcy l.św. w gwiazdozbiorze Strzelca.
Właśnie to zdjęcie, jako jedno z dwunastu zostało uznane za najpiękniejsze przez portal JamesWebbDiscoveries spośród zdjęć z Webba opublikowanych w 2023 roku.
Gwiazdy Wolfa-Rayeta są rzadkim preludium do sławnego, finałowego aktu w świecie gwiazd masywnych – wybuchu supernowej. Jednym z pierwszych zdjęć wykonanych przez Teleskop Webba była gwiazda Wolfa-Rayeta WR 124. Charakterystyczne halo gazowe–pyłowe otacza gwiazdę i świeci w podczerwieni, ujawniając skomplikowaną strukturę i epizodyczne wyrzuty masy. Astronomowie widzą w gwiazdach Wolfa-Rayeta nie tylko miejsce zbliżającej się nieuchronnie gwiezdnej „śmierci”, ale również nowy początek. W turbulentnych mgławicach otaczających te gwiazdy powstaje kosmiczny pył, który zawiera ciężkie pierwiastki będące budulcem dzisiejszego Wszechświata - w tym życia na Ziemi.
Masywne gwiazdy „pędzą” przez swoje krótkie życie, ale nie każda z nich przechodzi krótki etap gwiazdy Wolfa-Rayeta zanim wybuchnie jako supernowa. Gwiazdy Wolfa-Rayeta znajdują się na etapie pozbywania się swoich zewnętrznych warstw, czego wynikiem jest ich charakterystyczne halo i pył. Gwiazda WR 124 posiada masę 30 razy większą niż masa Słońca i odrzuciła do tej pory około 10 mas Słońca. W miarę jak wyrzucona materia gazowa oddala się od gwiazdy ochładza się i powstaje pył, który świeci w podczerwieni – w zakresie widma, na który są czułe instrumenty Teleskopu Webba.
Z wielu powodów astronomów bardzo interesuje pył kosmiczny, który przetrwał wybuch supernowej i stanowi przyczynek do „bilansu pyłowego” całego Wszechświata. Pył jest integralną częścią funkcjonowania Wszechświata – chroni powstające gwiazdy, zagęszczając się - sprzyja powstawaniu planet oraz jest miejscem powstawania i grupowania się molekuł – w tym „klocków”, z których powstało życie na Ziemi. Pomimo wielu podstawowych funkcji, które odgrywa pył - nadal jest znacznie więcej pyłu we Wszechświecie, niż to wynika obecnie obowiązujących teorii jego powstawania. Wszechświat działa w trybie pyłowej nadwyżki bilansowej!
Teleskop Webba stworzył nowe możliwości szczegółowych badań pyłu kosmicznego, który najlepiej widać w podczerwieni. Kamera NIRCam na zdjęciach w bliskiej podczerwieni równoważy jasność samej gwiazdy WR124 i słabiej świecącego gazu. Natomiast instrument MIRI w średniej podczerwieni ujawnia niejednorodną strukturę gazowo-pyłową mgławicy otaczającej WR 124. Przed epoką Teleskopu Webba astronomowie nie mieli wystarczająco szczegółowych danych, aby badać wytwarzanie pyłu w środowiskach takich jak WR 124. Czy ziarna tego pyłu mają wystarczająca wielkość i liczbę, aby przetrwać i stanowić istotny wkład do całkowitego bilansu pyłu? Obecnie odpowiedzi na podobne pytania będzie można poszukać w rzeczywistych danych obserwacyjnych.
Gwiazdy takie jak WR 124 służą astronomom jako swego rodzaju laboratorium do badania wczesnej historii Wszechświata. Podobnie jak umierające gwiazdy rozsiewały ciężkie pierwiastki we wczesnym Wszechświecie, które wytworzyły w swoich jądrach – pierwiastki, które są obecnie powszechne, w tym również na Ziemi.
Szczegółowe zdjęcia WR 124 są tylko chwilowym obrazem samej gwiazdy Wolfa-Rayeta oraz turbulentnego środowiska otaczającej mgławicy M1-67, ale zapowiadają przyszłe odkrycia, które wyjaśnią długo skrywaną tajemnicę kosmicznego pyłu.
Na ilustracji: Jasna, gorąca gwiazda Wolf Rayet 124 (WR 124) jest widoczna w środku połączonego zdjęcia z Teleskopu Webba obejmującego zakres bliskiej (kamera NIRCam) i średniej (MIRI) podczerwieni. Gwiazda centralna prezentuje charakterystyczne promienie dyfrakcyjne („spajki”) na zdjęciu uzyskanym przez kamerę NIRCam, które są efektem instrumentalnym spowodowanym konstrukcją Teleskopu Webba. Na zdjęciu z NIRCam jasność gwiazdy WR124 jest zrównoważona ze słabiej świecącym gazem i pyłem ją otaczającym. Natomiast instrument MIRI ujawnia strukturę samej mgławicy.
Na zdjęciu w barwie czerwonej pokazano obserwacje dla filtrów o średnich długościach fali 4,44 / 4,7 / 12,8 / 18 μm, w barwie zielonej – 2,1 / 3,35 / 11,3 μm, w barwie niebieskiej – 0,9 / 1,5 / 7,7 μm.
Źródło: NASA, ESA, CSA, STScI, Webb ERO Production Team
Na ilustracji: Gwiazda Wolf Rayet 124 (WR 124) jest widoczna w środku zdjęcia w średniej podczerwieni zrobionego instrumentem MIRI w Teleskopie Webba.
Wiemy, że wokół gwiazd Wolfa-Rayeta jest intensywnie wytwarzany pył i szczególnie dobrze widać to na zdjęciach w średniej podczerwieni zrobionych instrumentem MIRI w Teleskopie Webba. Chłodniejszy pył kosmiczny świeci w większych długościach fali (średnia podczerwień), prezentując strukturę mgławicy WR 124, którą oznaczono M1-67. Ta mgławica jest zbudowana z materii utraconej przez starzejącą się gwiazdę WR 124 wyniku przypadkowych wyrzutów materii oraz pyłu wytworzonego w tym turbulentnym środowisku. Ten widowiskowy okres utraty masy poprzedza ostateczny jej wybuch jako supernowej, gdy w jądrze gwiazdy zatrzymują się reakcje termojądrowe i siły grawitacji powodują w ułamku sekundy kolaps jądra gwiazdy, po którym następuje odbicie się fali uderzeniowej i często wybuch supernowej.
Dzięki tak szczegółowym zdjęciom jak zdjęcie WR 124 z MIRI, astronomowie będą mogli uzyskiwać odpowiedzi na pytania, które wcześniej mogły być analizowane tylko teoretycznie:
• Ile pyłu może wytworzyć gwiazda taka, jak WR 124 przed wybuchem supernowej?
• Jak wiele pyłu potrzeba, aby przetrwał wybuch supernowej i służył dalej jako materiał budulcowy do budowy gwiazd i planet?
Na zdjęciu w barwie czerwonej pokazano obserwacje dla filtrów o średnich długościach fali 12,8 / 18 μm, w barwie zielonej – 11,3 μm, w barwie niebieskiej – 7,7 μm.
Źródło: NASA, ESA, CSA, STScI, Webb ERO Production Team
Opracowanie: Ryszard Biernikowicz
Więcej informacji:
• James Webb Space Telescope Captures Stunning Image of WR 124 star
• NASA’s Webb Telescope Captures Rarely Seen Prelude to Supernova
• WR 124 (NIRCam and MIRI Composite Image)
• Webb captures rarely seen prelude to a supernova
•
• Ognista kula Hubble'a
• Supernowa z protoplastą typu Wolfa-Rayeta
• Najpiękniejsze zdjęcia z Teleskopu Webba w 2023 roku
Źródło: NASA, ESA, CSA
Na ilustracji: Gwiazda Wolf Rayet 124 (WR 124) jest widoczna w środku połączonego zdjęcia z Teleskopu Webba obejmującego zakres bliskiej (kamera NIRCam) i średniej (MIRI) podczerwieni. Gwiazda centralna prezentuje charakterystyczne promienie dyfrakcyjne („spajki”) na zdjęciu uzyskanym przez kamerę NIRCam, które są efektem instrumentalnym spowodowanym konstrukcją Teleskopu Webba. Na zdjęciu z NIRCam jasność gwiazdy WR124 jest zrównoważona ze słabiej świecącym gazem i pyłem ją otaczającym. Natomiast instrument MIRI ujawnia strukturę samej mgławicy.
W polu widzenia widać gwiazdy i galaktyki tła, których światło przebija się przez mgławicę gazowo-pyłową o średnicy około 10 l.św. wyrzuconą przez tą starzejącą się masywną gwiazdę. Ze struktury mgławicy można „wyczytać” historię dotychczasowych epizodów utraty masy przez WR124. Mgławica nie powstała jako efekt ciągłego formowania się otoczek wokół WR124, ale raczej w wyniku przypadkowych i asymetrycznych wyrzutów materii. Jasne zgęstki gazu i pyłu przypominają kijanki płynące w kierunku gwiazdy – z „ogonami” poruszającymi się za nimi, które są zawracane z powrotem przez wiatr gwiazdowy.
Źródło: NASA, ESA, CSA, STScI, Webb ERO Production Team
