Космический телескоп NASA «Джеймс Уэбб» представил первое в своём роде чёткое изображение в среднем инфракрасном диапазоне системы из четырёх змеевидных спиралей пыли. Каждая последующая спираль расширяется за пределы предыдущей с абсолютной точностью. Четвёртая спираль почти прозрачна и находится на краю изображения, полученного с помощью «Джеймса Уэбба».
Предыдущие наблюдения, проведённые до запуска «Джеймса Уэбба», зафиксировали только одну оболочку. Существование внешних оболочек предполагалось, однако наземные телескопы не могли их обнаружить. Эти оболочки были выброшены за последние 700 лет двумя стареющими звёздами Вольфа-Райе в системе, известной как Апеп. Название системы отсылает к египетскому богу хаоса.
Изображение, полученное с помощью «Джеймса Уэбба», в сочетании с данными, собранными в течение нескольких лет с помощью Очень Большого Телескопа Европейской южной обсерватории (VLT) в Чили, позволило определить, как часто пара сближается друг с другом: один раз в 190 лет. На протяжении каждой невероятно длинной орбиты они сближаются на 25 лет и формируют пыль.
Телескоп «Джеймс Уэбб» также подтвердил, что в этой системе три звезды гравитационно связаны друг с другом. Пыль, выбрасываемая двумя звёздами Вольфа-Райе, «разрезается» третьей звездой — массивным сверхгигантом, который проделывает дыры в каждом расширяющемся облаке пыли со своей более широкой орбиты. Все три звезды показаны на изображении «Джеймса Уэбба» как одна яркая точка света.
«Смотреть на новые наблюдения с помощью „Джеймса Уэбба“ было всё равно что войти в тёмную комнату и включить свет — всё стало видно», — сказал Инуо Хань, ведущий автор статьи, опубликованной в The Astrophysical Journal, и научный сотрудник Калифорнийского технологического института в Пасадене, Калифорния. «Пыль есть повсюду на изображении, полученном с помощью „Джеймса Уэбба“, и телескоп показывает, что большая её часть была выброшена в повторяющихся, предсказуемых структурах».
Основные выводы
- Уникальная система: Хань и его коллеги уточнили орбиту звёзд Вольфа-Райе, объединив точные измерения расположения колец с изображения «Джеймса Уэбба» со скоростью расширения оболочек, полученной с помощью VLT в течение восьми лет.
- Редкий орбитальный период: «Это уникальная система с невероятно редким орбитальным периодом», — сказал Райан Уайт, аспирант Университета Маккуори в Сиднее, Австралия. Следующая по длине орбита для пыльной двойной системы Вольфа-Райе составляет около 30 лет. У большинства систем период обращения составляет от двух до десяти лет.
Когда две звезды Вольфа-Райе приближаются друг к другу и проходят мимо, их сильные звёздные ветры сталкиваются и смешиваются, образуя и выбрасывая кучи богатой углеродом пыли на четверть века за раз. В подобных системах пыль выбрасывается в течение нескольких месяцев, как в случае со звездой Вольфа-Райе 140.
Звёзды Вольфа-Райе в Апепе не просто движутся по спокойному курсу — они мчатся сквозь космос и выбрасывают пыль со скоростью от 1 200 до 2 000 миль в секунду (от 2 000 до 3 000 километров в секунду). Пыль также очень плотная. Её специфический состав — ещё одна причина, по которой «Джеймс Уэбб» смог наблюдать гораздо больше: в основном она состоит из аморфного углерода. «Зёрна углеродной пыли сохраняют более высокую температуру, даже когда они удаляются далеко от звезды», — сказал Хань.
Чтобы найти отверстия, которые третья звезда прорезала в пыли, посмотрите на центральную точку света и проведите V-образную линию от примерно 10 часов до 2 часов. «Полость более или менее находится в одном и том же месте в каждой оболочке и выглядит как воронка», — сказал Уайт.
«Мы разгадали несколько загадок с помощью „Джеймса Уэбба“, — сказал Хань. — Оставшаяся загадка — это точное расстояние до звёзд от Земли, которое потребует будущих наблюдений».
Две звезды Вольфа-Райе изначально были массивнее своего спутника-сверхгиганта, но потеряли большую часть своей массы. Вероятно, масса каждой из звёзд Вольфа-Райе составляет от 10 до 20 масс Солнца, а масса сверхгиганта — от 40 до 50 масс Солнца.
В конце концов, звёзды Вольфа-Райе взорвутся как сверхновые, быстро отправив своё содержимое в космос. Каждая из них также может испустить гамма-всплеск, одно из самых мощных событий во Вселенной, прежде чем, возможно, стать чёрной дырой.
Звёзды Вольфа-Райе невероятно редки во Вселенной. По оценкам, в нашей галактике Млечный Путь насчитывается всего около тысячи таких звёзд, хотя она содержит сотни миллиардов звёзд. Из нескольких сотен двойных систем Вольфа-Райе, которые были обнаружены на сегодняшний день, Апеп — единственный пример, содержащий две звезды Вольфа-Райе такого типа в нашей галактике — в большинстве систем есть только одна.
Предоставлено NASA