Mimo że Mgławica Krab jest jedną z najlepiej zbadanych pozostałości po wybuchu supernowej, to nadal pozostaje bez odpowiedzi pytanie o jej progenitora i naturę eksplozji. Teleskop Webba poszukuje wskazówek, które pozwolą odpowiedzieć na ww. pytania. Przy badaniach tego nadal ekspandującego ciała niebieskiego dla astronomów może się okazać istotna wysoka czułość i rozdzielczość Teleskopu Webba w podczerwieni.
Teleskop Webba obserwował ostatnio Mgławicę Krab - pozostałość po wybuchu supernowej, która znajduje się w odległości około 6500 l.św. w gwiazdozbiorze Byka. Od czasu rejestracji tego energetycznego zjawiska z 1054 roku w kronikach przez jedenastowiecznych astronomów (astrologów?), Mgławica Krab cały czas skupiała uwagę astronomów, ponieważ poprzez skrupulatne badania względnie bliskiego obiektu jakim jest Mgławica Krab, dążyli oni - i nadal dążą, do zrozumienia warunków i zjawisk zachodzących po wybuchu supernowej.
Dzięki niezwykłym zdjęciom uzyskanym za pomocą kamer NIRCam i MIRI rozpoczyna się nowy etap poszukiwania odpowiedzi na pytanie o pochodzenie Mgławicy Krab, ponieważ są ujawniane nowe szczegóły – w tym pierwsza, kompletna mapa rozkładu pyłu.
Skład chemiczny Mgławicy Krab
Na tytułowym zdjęciu z Teleskop Webba widać wielką różnorodność materii, która tworzy to niezwykłe ciało niebieskie. W szczególności pokazano :
• podwójnie zjonizowaną siarkę (S III) – kolor czerwono-pomarańczowy,
• zjonizowane żelazo (Fe II) – kolor niebieski,
• pył – odcienie kolorów żółto-białego i zielonego,
• promieniowanie synchrotronowe – kolor mlecznej, podobnej do dymu substancji.
Mgławica Krab: Hubble vs Webb
Na pierwszy rzut oka ogólny kształt mgławicy na zdjęciu z Webba przypomina ten ze zdjęcia z 2005 roku w zakresie optycznym sfotografowanego za pomocą Teleskopu Hubble’a. Na zdjęciu w podczerwieni zrobionym przez Teleskop Webba widać delikatną strukturę podobną do klatki, składającą się z puszystych, gazowych włókien czerwono-pomarańczowych.
Po raz pierwszy zaobserwowano na zdjęciu z Webba w obszarze centralnym mgławicy emisje pochodzące od ziaren pyłu (obszary żółto-białe i zielone). Poniżej porównano oba zdjęcia – z Teleskopu Hubble’a (po lewej) i Teleskopu Webba (po prawej).
Na ilustracji: Zdjęcia Mgławicy Krab wykonane przez Teleskop Hubble’a w 2005 roku (po lewej ) i ostatnio przez Teleskop Webba (po prawej) odpowiednio w zakresie optycznym i podczerwieni.
Na ostatnim zdjęciu uzyskanym z obserwacji kamerami NIRCam i MIRI (bliska / średnia podczerwień) odkryto nowe szczegóły tej mgławicy. Widać delikatną strukturę podobną do klatki, składającą się z puszystych włókien czerwono-pomarańczowych i zagęszczeń pyłu, które otaczają obiekt centralny. Niektóre cechy wnętrza Mgławicy Krab stają się wyraźniejsze i bardziej szczegółowe w podczerwieni. W szczególności w jej wnętrzu wyraźniej widać promieniowanie synchrotronowe, które na zdjęciu ma wygląd mlecznej struktury podobnej do dymu.
Na stronie internetowej ESA można interaktywnie oglądać oba zdjęcia przesuwając suwak pomiędzy zdjęciami: z Teleskopu Hubble’a ↔ z Teleskop Webba.
Źródło: NASA, ESA, CSA, STScI, Jeff Hester (ASU), Allison Loll (ASU), Tea Temim (Princeton University)
Promieniowanie synchrotronowe – okno do wnętrza mgławicy
Na zdjęciu w podczerwieni uchwyconym przez Teleskop Webba wewnętrzne struktury Mgławicy Krab stały się bardziej wydatne i widoczne z większą szczegółowością. Teleskop Webba uwypuklił zwłaszcza coś co jest znane jak promieniowanie synchrotronowe. Jest to promieniowanie elektromagnetyczne generowane przez naładowane cząstki, takie jak np. elektrony, które poruszają się wokół linii pola magnetycznego z prędkościami relatywistycznymi. To promieniowanie wygląda tutaj jak mleczna, podobna do dymu substancja, która wypełnia większą część wnętrza Mgławicy Krab.
Promieniowanie synchrotronowe jest produktem pulsara - szybko rotującej gwiazdy neutronowej. Silne pola magnetyczne pulsara przyspieszają naładowane cząstki do ekstremalnych prędkości i sprawiają, że emitują one spolaryzowane promieniowanie elektromagnetyczne, gdy się kręcą wokół linii pola magnetycznego. Mimo, że jest emitowane w całym zakresie widma, to jednak promieniowanie synchrotronowe staje się szczególnie jasne w bliskiej podczerwieni, którą obserwuje kamera NIRCam.
Poszukiwanie serca pulsara
Aby zlokalizować pulsara w samym sercu Mgławicy Krab astronomowie prześledzili smugi podążające za kolistym wzorem, podobnym do zmarszczek na wodzie, w kierunku jasnej i białej kropki w centrum. Pulsar jest odpowiedzialny za kształtowanie i rzeźbienie pól magnetycznych mgławicy – zjawisko widoczne przez misterną strukturę mgławicy. Zwłaszcza materia w kolorze białym silnie wygina się do środka od krawędzi włókien pyłowych tworzących swego rodzaju klatkę – wskazując lokalizację gwiazdy neutronowej. Ta intrygująca obserwacja sugeruje, że ekspansja wiatru generowanego przez pulsar jest zamknięta przez pas gęstego gazu – zjawisko, które nadal stanowi zagadkę dla astronomów. Wiatr generowany przez pulsara wywiera ciągłą siłę skierowaną na zewnątrz, która szybko wypycha otoczkę składającą się gazu i pyłu. Wnętrze mgławicy jest upiększone żółto-białymi i zielonymi cętkowanymi włóknami tworzącymi wielkoskalowe struktury podobne do pętli, które wskazują na obecność ziaren pyłu w tych obszarach.
Pięknie pokazano najważniejsze struktury (w tym lokalizację pulsara) w Mgławicy Krab na 2-minutowym filmie dostępnym na stronie NASA.
Ciągłe dążenie poznania przeszłości Mgławicy Krab
W miarę jak astronomowie starannie analizują całe bogactwo obserwacji zebranych przez Teleskop Webba oraz inne teleskopy, to trwa nadal poszukanie odpowiedzi na pytanie o zagadkową przeszłość Mgławicy Krab. Astronomowie zamierzają wykorzystać nowe obserwacje, które przeprowadzi w najbliższym czasie Teleskop Hubble’a. Będzie to pierwsza taka obserwacja Hubble’a po około dwudziestoletniej przerwie, która pozwoli na bardziej szczegółową analizę porównawczą obserwacji z obu teleskopów.
Na ilustracji: Zdjęcia Mgławicy Krab sfotografowane przez kamery NIRCam i MIRI (bliska / średnia podczerwień) działające na pokładzie Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. Zaznaczono tutaj kierunki na niebie, skalę wielkości mgławicy i mapowanie kolorów. Odcinek na niebie o długości 1 minuty łuku (1’ / 1 arcmin) w odległości Mgławicy Krab odpowiada około 2 l.św. Pole widzenia na tym zdjęciu liczy około 10 l.św. Jest to zdjęcie w niewidzialnym dla naszego oka zakresie promieniowania elektromagnetycznego: bliska i średnia podczerwień, które zostało przetransformowane na kolory w zakresie widzialnym, np. filtr F162W (średnia długość fali λ=1,62μm) → kolor niebieski, …, filtr F2100W (λ=21,00μm) → kolor czerwony. Źródło: NASA, ESA, CSA, STScI, T. Temim (Princeton University)
Więcej informacji:
- ESA: The Crab Nebula Seen in New Light by Webb
- ESA: Webb sees Crab Nebula in new light
- STScl: The Crab Nebula Seen in New Light by NASA's Webb
- NASA: The Crab Nebula Seen in New Light by NASA’s Webb
- Crab Nebula's Hidden Wonders Exposed by James Webb's Infrared Gaze
Opracowanie: Ryszard Biernikowicz
Źródło: ESA
Na ilustracji: Zdjęcia Mgławicy Krab sfotografowane przez kamery NIRCam i MIRI (bliska / średnia podczerwień) współpracujące z Kosmicznym Teleskopem Jamesa Webba.
Podobnie jak w 2005 roku Teleskop Hubble’a – Webb ujawnił złożoną strukturę z siatką czerwono-pomarańczowych włókien gazowych pochodzących od podwójnie zjonizowanej siarki (S III). Wewnątrz żółto-białych i zielonych krawędzi tworzonych przez dużą strukturę przypominającej pętlę znajduje się ziarna pyłu. Wnętrze mgławicy jarzy się półprzeźroczystą materią w kolorze mleka – tak wygląda promieniowanie synchrotronowe w kolorystyce przyjętej na zdjęciu z Webba. To promieniowanie jest generowane przez naładowane cząstki przyspieszane w polach magnetycznych. W centrum zdjęcia obserwuje się kosmyki wychodzące z kolistej struktury, podobnej do zmarszczek na wodzie, które wskazują na jasną i białą kropkę, gdzie znajduje się szybko rotująca gwiazda neutronowa. Wąskie i białe pasemka pochodzące od promieniowania synchrotronowego pokazane w większej odległości od centrum mgławicy oddają strukturę unikalnego pola magnetycznego pulsara. Niektóre włókna w Mgławicy Krab zawierają również jednokrotnie zjonizowane żelazo (Fe II).
Źródło: NASA, ESA, CSA, STScI, T. Temim (Princeton University)
