Buitenaardse megastructuren? Kosmische vingerafdruk? Wat zit er achter een James Webb-telescoopfoto die astronomen stomverbaasd maakte

0

In juli deed een raadselachtig nieuw beeld van een ver verwijderd extreem sterrenstelsel omgeven door surrealistische concentrische geometrische sporten zelfs astronomen hun hoofd krabben. De foto, die eruitziet als een soort “kosmische duimafdruk”, is afkomstig van de James Webb Space Telescope, NASA’s nieuwste vlaggenschipobservatorium.

Het internet lichtte meteen op met theorieën en speculaties. Sommigen aan de wilde rand claimden het zelfs als bewijs voor “buitenaardse megastructuren” van onbekende oorsprong.

Gelukkig bestudeerde ons team van de Universiteit van Sydney deze ster, bekend als WR140, al meer dan 20 jaar – dus we waren in een uitstekende positie om natuurkunde te gebruiken om te interpreteren wat we zagen.

Ons model, gepubliceerd in Nature, verklaart het vreemde proces waarmee de ster het oogverblindende patroon van ringen produceert dat te zien is op de Webb-afbeelding (die zelf nu is gepubliceerd in Nature Astronomy).

De geheimen van WR140

WR140 is wat een Wolf-Rayet-ster wordt genoemd. Dit zijn enkele van de meest extreme sterren die bekend zijn. In een zeldzame maar mooie weergave kunnen ze soms een stofpluim de ruimte in stoten die honderden keren zo groot is als ons hele zonnestelsel.

Het stralingsveld rond Wolf-Rayets is zo intens dat stof en wind met duizenden kilometers per seconde naar buiten worden geveegd, of ongeveer 1 procent van de lichtsnelheid. Terwijl alle sterren stellaire winden hebben, drijven deze overpresteerders iets meer als een stellaire orkaan.

Cruciaal is dat deze wind elementen zoals koolstof bevat die naar buiten stromen om stof te vormen.

WR140 is een van de weinige stoffige Wolf-Rayet-sterren die in een binair systeem zijn gevonden. Het bevindt zich in een baan met een andere ster, die zelf een enorme blauwe superreus is met een eigen woeste wind.

Er zijn slechts een handvol systemen zoals WR140 bekend in ons hele melkwegstelsel, maar deze selecte groep levert het meest onverwachte en mooiste geschenk aan astronomen. Stof stroomt niet zomaar uit de ster om een ​​wazige bal te vormen, zoals te verwachten is; in plaats daarvan vormt het zich alleen in een kegelvormig gebied waar de winden van de twee sterren botsen.

Omdat de dubbelster constant in baanbeweging is, moet dit schokfront ook roteren. De roetpluim wordt dan vanzelf in een spiraal gewikkeld, net als de straal van een draaiende tuinsproeier.

De WR140 heeft echter nog een paar trucs in petto en brengt meer rijke complexiteit in zijn opzichtige weergave. De twee sterren bevinden zich niet in cirkelvormige maar in elliptische banen, en bovendien gaat de stofproductie af en toe aan en uit wanneer de dubbelster het punt van dichtste nadering nadert en verlaat.

Een bijna perfect model

Door al deze effecten te modelleren in de driedimensionale geometrie van de stofpluim, volgde ons team de locatie van stofkenmerken in de driedimensionale ruimte.

Door afbeeldingen van de uitdijende stroom, genomen op het Keck Observatorium in Hawaï, een van ‘s werelds grootste optische telescopen, zorgvuldig te labelen, ontdekten we dat ons model van de uitdijende stroom bijna perfect bij de gegevens paste.

Behalve één minpuntje. Dicht bij de ster, het stof was niet waar het hoort te zijn. Het achtervolgen van dat kleine buitenbeentje bleek ons ​​rechtstreeks naar een fenomeen te leiden dat nog nooit eerder op camera was vastgelegd.

De kracht van licht

We weten dat licht momentum heeft, wat betekent dat het een druk kan uitoefenen op materie die bekend staat als stralingsdruk. De uitkomst van dit fenomeen, in de vorm van materie die met hoge snelheid door de kosmos rolt, is overal zichtbaar.

Maar het is een opmerkelijk moeilijk proces geweest om op heterdaad te betrappen. De kracht neemt snel af met de afstand, dus om te zien dat materiaal wordt versneld, moet je de beweging van materie in een sterk stralingsveld zeer nauwkeurig volgen.

Deze versnelling bleek het enige ontbrekende element te zijn in de modellen voor de WR140. Onze data pasten niet omdat de uitzettingssnelheid niet constant was: het stof kreeg een boost door stralingsdruk.

Dat voor het eerst op camera vastleggen was iets nieuws. In elke baan is het alsof de ster een gigantisch zeil van stof ontrolt. Wanneer het de intense straling van de ster opvangt, zoals een jacht een windvlaag opvangt, maakt het stoffige zeil een plotselinge sprong naar voren.

Rook kringen in de ruimte

Het uiteindelijke resultaat van al deze fysica is verbluffend mooi. Als een uurwerkspeelgoed blaast de WR140 nauwkeurig gevormde rookkringen uit met elke baan van acht jaar.

Elke ring is gegraveerd met al deze prachtige fysica, geschreven in de details van zijn vorm. Het enige wat we hoeven te doen is wachten en de uitdijende wind blaast de stofomhulling op als een ballon totdat deze groot genoeg is voor onze telescopen om er beelden van te maken.

Dan, acht jaar later, keert het binaire getal terug in zijn baan en een andere schaal lijkt identiek aan de vorige, groeiend in de luchtbel van zijn voorganger. Schelpen blijven zich ophopen als een spookachtig stel gigantische nestpoppen.

De ware mate waarin we de juiste geometrie hadden gevonden om dit intrigerende sterrenstelsel te verklaren, werd ons echter pas duidelijk toen het nieuwe Webb-beeld in juni arriveerde.

Hier waren niet een of twee, maar meer dan 17 prachtig gebeeldhouwde schelpen, elk een bijna exacte replica genesteld in de vorige.

Dat betekent dat de oudste, buitenste schil die zichtbaar is in de Webb-afbeelding ongeveer 150 jaar vóór de nieuwste schil moet zijn gelanceerd, die nog in de kinderschoenen staat en steeds sneller wegtrekt van het lichtgevende paar sterren dat de fysica in het hart van het systeem aandrijft.

Met hun spectaculaire pluimen en wild vuurwerk hebben de Wolf-Rayets een van de meest intrigerende beelden met ingewikkelde patronen opgeleverd die door de nieuwe Webb-telescoop zijn vrijgegeven.

Dit was een van de eerste foto’s gemaakt door Webb. Astronomen zitten allemaal op het puntje van onze stoel, wachtend op de nieuwe wonderen die dit observatorium ons zal toestralen.


Affiliate-links kunnen automatisch worden gegenereerd – zie onze ethische verklaring voor details.

Read original article here

Ontkenning van verantwoordelijkheid! Palaunow is een automatische aggregator rond de wereldwijde media. Alle inhoud is gratis beschikbaar op internet. We hebben het zojuist op één platform ondergebracht, alleen voor educatieve doeleinden. In elke inhoud wordt de hyperlink naar de primaire bron gespecificeerd. Alle handelsmerken behoren toe aan hun rechtmatige eigenaars, al het materiaal aan hun auteurs. Als u de eigenaar van de inhoud bent en niet wilt dat wij uw materiaal op onze website publiceren, neem dan contact met ons op via e-mail – abuse@Palaunow.com. De inhoud wordt binnen 24 uur verwijderd.

Leave A Reply

Your email address will not be published.