Фото, взбудоражившее конспирологов
Присланное «Джеймсом Уэббом» в июле загадочное изображение далекой звездной системы с расходящимися от центра кольцами заинтриговало даже некоторых астрономов. Ученые шутили, что фото похоже на «космический отпечаток большого пальца».
Интернет сразу же запестрил теориями заговора. Некоторые пользователи заявляли, что фотография доказывает существование «инопланетных мегаструктур» неизвестного происхождения. Однако команда исследователей из Сиднейского университета опровергла эти домыслы. Ученые уже более 20 лет изучают изображенный объект — звезду WR140. В статье в журнале Nature они объяснили странный процесс, из-за которого космическое тело создает ослепительный узор из колец, заметных на фотографии с «Джеймса Уэбба».
Звезды Вольфа-Райе
WR140 относится к типу звезд Вольфа-Райе. Они обладают высокой температурой и иногда выбрасывают в космос шлейф пыли, который в сотни раз превышает размеры Солнечной системы. Это явление называется звездный ветер. Оно характерно для всех звезд, однако у относящихся к этому типу оно больше похоже на звездный ураган.
Поле ядерного излучения вокруг звезд Вольфа-Райе настолько интенсивно, что пыль и ветер вылетают из верхней атмосферы звезды со скоростью 2–3 тыс. км/с. Этот ветер содержит различные элементы (например, углерод), которые улетучиваются в космос и образуют пыль.
Столб космической пыли
WR140 — одна из немногих звезд типа Вольфа-Райе, которая существует в бинарной системе, то есть находится на орбите другой звезды, которая также представляет собой массивного сверхгиганта со своим звездным ветром. Во всей галактике известно лишь несколько таких систем. В них пыль не просто вылетает из звезды и формирует туманный шар, но образуется в похожей на конус области, где сталкиваются ветры двух звезд.
Так как бинарная система находится в постоянном движении, конусообразный столб из пыли вращается вместе с ней. Из-за этого он естественным образом закручивается в спираль, как струя из садового разбрызгивателя. Более того, в WR140 обе звезды движутся не по круговым, а по эллиптическим орбитам, и чем ближе звезды друг к другу, тем больше пыли они выбрасывают. Так что каждый раз в точке максимального сближения в космос устремляется столб пыли.
Почти идеальная модель
Смоделировав эти эффекты, команда ученых отследила расположение столбов пыли, выбрасываемых из звезд. Затем они сравнили свою модель с фотографиями бинарной системы, сделанными в обсерватории Кека на Гавайях, и обнаружили, что она почти идеально соответствует реальности — за исключением одного нюанса. В непосредственной близости от звезды пыль находилась не там, где должна была быть. Ученые начали искать причины этого отклонения.
Сила света
Свет обладает импульсом и может оказывать радиационное давление на материю. В результате этого материя начинает на огромной скорости перемещаться по космосу. Это повсеместное явление, но поймать его очень трудно. Чтобы увидеть ускорение материи, необходимо точно отслеживать ее движение в сильном поле излучения.
Это ускорение и оказалось единственным недостающим элементом в моделях для WR140. Расхождение в данных возникало потому, что скорость расширения пылевого слоя не была постоянной: пыль получала ускорение от радиационного давления. Ученые подчеркивают: «При каждом прохождении орбиты звезда как будто разворачивает парус из пыли. Когда он ловит исходящее от звезды интенсивное излучение, пылевой парус делает резкий рывок вперед».
Пылевые кольца в космосе
Результат описанных выше процессов поразительно красив. WR140 выпускает пылевые кольца каждые восемь лет, а ветер раздувает пылевую оболочку, как воздушный шар. Восемь лет спустя две звезды начинают новое движение по орбите, и появляется еще одна оболочка, растущая внутри предшественницы. Они продолжают накапливаться, как набор гигантских матрешек.
Подтверждение открытия
Ученые подчеркивают: «Истинное понимание того, насколько верно мы подобрали математическую модель, пришло к нам только после того, как в июне было получено изображение с «Джеймса Уэбба». На фотографии видно более 17 пылевых колец, каждое из которых является почти точной копией, вложенной в предыдущее. Самое старое из них было запущено примерно 150 лет назад.