Космическая пыль не просто плавает в пространстве. Это сырьё, из которого возникают звёзды, планеты и, возможно, даже жизнь. Однако астрономы давно пытаются понять, откуда берётся такое огромное количество пыли и из чего она состоит.
Доктор Ноэль Ричардсон, доцент кафедры физики и астрономии в Аэронавтическом университете Эмбри-Риддла, и его студенты отвечают на эти вопросы, изучая необычный класс стареющих звёзд, известных как звёзды Вольфа-Райе (WR).
«Звёзды Вольфа-Райе — это, по сути, высокоэволюционировавшие массивные звёзды, в которых совсем нет водорода, — сказал Ричардсон. — Они потеряли свой водород во внешней части звезды, сплавляя гелий в своём ядре, что означает, что они приближаются к концу своего жизненного цикла».
Умирающие звёзды высвобождают звёздные ветры, которые сталкиваются и конденсируются в оболочки из углеродной пыли, когда присутствует вторая массивная звезда. Эти оболочки, однако, наблюдались в больших масштабах только у звезды Вольфа-Райе WR-140.
Благодаря космическому телескопу «Джеймс Уэбб» Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA), Ричардсон и его студенты наблюдали ещё четыре системы Вольфа-Райе. У каждой из них есть несколько видимых пылевых оболочек, подобных той, что обнаружена вокруг WR-140.
«Мы не только обнаружили, что пыль в этих системах долгоживущая и распространяется в космосе, но и выяснили, что это не уникально для одной системы», — сказал Ричардсон, возглавлявший исследование, опубликованное в The Astrophysical Journal.
Для исследования команда Эмбри-Риддл сотрудничала с астрономами из различных учреждений, включая доктора Райана Лау, помощника астронома в NSF NOIRLab в Тусоне, штат Аризона. Лау был ведущим исследователем в рамках ранней программы «Уэбба» по визуализации WR-140, и его опыт предоставил команде Ричардсона представление о том, как интерпретировать изображения пылевых оболочек телескопа.
Согласно Лау, исследование Эмбри-Риддл по расширению данных о звёздах Вольфа-Райе до пяти звёздных систем стало важным расширением первоначальных наблюдений.
«Оно подтвердило, что мы наблюдаем ту же картину выживших пылевых оболочек, которую мы видели вокруг WR-140 в других системах, — сказал Лау. — Эти наблюдения показывают, что пыль, производимая звёздами Вольфа-Райе, может пережить суровую звёздную среду».
Если звёзды Вольфа-Райе генерируют углеродную пыль, которая существует веками, это может изменить представления астрономов о компонентах, дающих жизнь будущим звёздам.
Помимо подтверждения устойчивости пыли, исследование команды закладывает основу для будущих исследований химического состава пыли и того, что происходит с этими пылевыми образованиями.
«Куда девается эта пыль? — спросил Лау. — Мы хотим узнать, какова именно химия этой пыли. Для этого нам нужно получить спектры для определения состава конкретных зёрен — физических свойств — чтобы получить представление о химическом вкладе в межзвёздную среду».
Студентка Эмбри-Риддл четвёртого курса бакалавриата по астрономии Кори Кехл присоединилась к исследовательской группе Вольфа-Райе ближе к концу второго курса. Она внесла свой вклад в исследование, проведя важный процесс, который удаляет артефакты с изображений телескопа, чтобы выявить лежащие в их основе пылевые структуры. Работа была выполнена в сотрудничестве с коллегами из Университета Денвера.
Сейчас, когда Кори Кехл заканчивает учёбу, она продолжит исследования, моделируя геометрию пылевых оболочек, чтобы выявить их связь с орбитами Вольфа-Райе.
«Участие в исследовательской работе, я считаю, является воплощением того, что значит быть учёным, особенно физиком, — сказала Кехл. — В Аэронавтическом университете Эмбри-Риддл вы видите принципы, которым вы так усердно учились в качестве студента бакалавриата, действительно в действии».