Космический телескоп Джеймс Уэбб сделал уникальные снимки необычной двойной звездной системы Wolf-Rayet 140, расположенной в нашей галактике на расстоянии примерно 5000 световых лет от Земли. Система окружена концентрическими кольцами из пыли, которые делают её похожей на срез дерева в космическом масштабе. Полученные изображения дали ученым ключи к пониманию того, как такие элементы, как углерод, распространяются во Вселенной.
Группа астрономов опубликовала результаты исследования изображений и представила свои выводы на 245-м заседании Американского астрономического общества в Нэшнл-Харбор, штат Мэриленд.
Как отмечает ведущий автор работы, Эмма Либ из Денверского университета, пылевые оболочки расширяются с постоянной скоростью, а заметные изменения в их структуре происходят за невероятно короткие промежутки времени.
Звезды типа Вольфа-Райе представляют собой будущие сверхновые. Они обычно крупнее Солнца, но быстро теряют массу, приближаясь к концу своего жизненного цикла. Когда светила умирают, они мощным взрывом выбрасывают свое вещество в космическое пространство. В WR 140 только одна из звезд относится к типу Вольфа-Райе, и она примерно в 10 раз массивнее нашей.
Это не первый раз, когда телескоп Джеймс Уэбб наблюдает за подобными объектами. В 2023 году он получил впечатляющие снимки звезды WR 124, которая находится примерно в 15000 световых лет от Земли и превосходит по массе наше Солнце в 30 раз. Потоки газа и пыли вокруг WR 124 движутся со скоростью более 150000 километров в час.
За последние 130 лет WR 140 выбросила в космос более 17 пылевых оболочек. Самые старые из них уже рассеялись настолько, что их невозможно обнаружить. Пыль вокруг WR 140 движется со значительно большей скоростью, чем у WR 124 – 2600 км/с.
Образование пыли в системе происходит раз в восемь лет – это период полного оборота светил вокруг друг друга. При каждом сближении звездные ветра сталкиваются, материя сжимается, образуя богатые углеродом облака. Процесс их формирования длится несколько месяцев за один орбитальный период. Каждое кольцо на снимке соответствует одному такому периоду, так что сравнение с кольцами дерева здесь очень к месту.
Джеймс Уэбб сделал два снимка системы в среднем инфракрасном диапазоне – в июле 2022 года и сентябре 2023 года. Сравнение изображений показывает, что всего за 14 месяцев пылевые оболочки сильно расширились. По словам соавтора исследования Райана Лау из NSF’s NOIRLab, наблюдения именно в этом спектре критически важны для анализа, поскольку углеродная пыль довольно холодная. В ближнем инфракрасном и видимом свете можно увидеть только самые ближайшие к звезде оболочки.
Судьба изученной звезды типа Вольфа-Райе пока неизвестна. Она может либо превратиться в сверхновую, либо коллапсировать в черную дыру. В случае образования черной дыры пылевые оболочки останутся нетронутыми, тогда как взрыв сверхновой, вероятно, уничтожит все окружающее вещество.