富含碳的宇宙塵埃來自不同的來源，並擴散到太空中，這是生命和像我們這樣的岩石行星形成所必需的。
當天文學家將望遠鏡瞄準天空中的物體時，他們經常不得不與這種宇宙塵埃作鬥爭，這些塵埃遮蔽了他們的目標並幹擾了他們的觀測。
建造 JWST 的原因之一是利用紅外線視覺透視一些塵埃，並解鎖對天文物理過程的新見解。在新的工作中，JWST 的任務是觀察塵埃本身。
沃爾夫-拉葉二元WR 140距離我們約5000光年，位於天鵝座。 2022 年，研究人員發表了結果自然天文學揭示有關雙星的細節。結果表明，來自兩顆恆星的恆星風定期碰撞，產生富含碳的塵埃環，並從恆星向外擴展。
作者寫道：「擁有沃爾夫-拉葉（WR）星的巨大碰撞風雙星是星際介質中塵埃和化學富集的潛在重要來源。」他指出，塵埃的化學成分及其生存方式仍不清楚。
作者在研究中解釋：「富含碳的沃爾夫-拉葉雙星WR 140 為研究這些問題提供了一個理想的天體物理實驗室，因為它具有明確的軌道周期，並且在近星體通過期間每7.93 年就會發生一次可預測的塵埃形成事件。
當這些恆星彼此靠近時，它們附近的環境是混亂的，甚至是敵對的。來自這些演化恆星的風化學成分豐富，當來自 WR 恆星的更強的風與來自 WR 恆星的風碰撞時轉播星，氣體被壓縮，產生粉塵。由於塵埃僅在近星點產生，因此塵埃形成離散的環。
「因此，具有可解析星周塵埃星雲的銀河碰撞風WC（碳序列沃爾夫-拉葉星）雙星為研究這種塵埃形成過程提供了重要的實驗室，過去幾十年的觀測已經證明了塵埃形成是如何受到調節的通過雙星系統的軌道，」2022 年論文的作者解釋道。
這對大質量恆星，其中一個沃爾夫-拉葉和一個轉播星，彼此繞軌道運行，每 7.93 年到達近星點。那時，來自兩顆恆星的強大星風相撞。天文學家認為，演化的沃爾夫-拉葉星及其碰撞風可能是宇宙中最早的一些碳塵顆粒和有機物質的形成原因。
JWST 在2016 年最後一次近星體拍攝大約5.5 年後拍攝了2022 年的原始影像。碳同心圓環進行了長時間觀察- 豐富的灰塵。這些圖像顯示了環在不到兩年的時間內膨脹了多少。
這篇新論文的主要作者艾瑪·利布(Emma Lieb) 表示：「望遠鏡證實了這些塵埃殼是真實存在的，其數據還表明，這些塵埃殼正在以一致的速度向外移動，揭示了在在極短的時間內發生的可見變化。
天體在如此短的時間尺度內表現出變化是相對罕見的。每八年，只有 14 個月的時間裡，恆星風會碰撞並產生可見的富含碳的塵埃環。雖然眾所周知，WR 雙星會產生富含碳的塵埃，但大多數雙星對並不那麼活躍，而且它們的近星子在時間上相距更遠。
「我們習慣於思考太空中的事件是在數百萬或數十億年的時間內緩慢發生的，」丹佛大學教授、合著者詹妮弗·霍夫曼補充道。 “在這個系統中，天文台顯示塵埃殼從一年到下一年都在擴大。”
愛丁堡英國天文學技術中心的合著者奧利維亞·瓊斯 (Olivia Jones) 表示：“在韋伯僅相隔 13 個月進行的觀測中，看到這些貝殼的實時運動確實令人驚嘆。” “這些新結果讓我們第一次看到如此巨大的雙星在宇宙中作為塵埃工廠的潛在作用。”
天文學家發現其他 WC 恆星也產生塵埃環。然而，WR 140 超過了所有這些。這篇 2022 年論文的作者解釋道：“在 WR 140 周圍檢測到的這些遙遠的星周貝殼的範圍比所有其他已知的形成塵埃的 WC 系統的範圍大 4 倍或更多。”
這些恆星沿著寬闊、細長的軌道運行，當它們的風每八年碰撞一次時，它們就會產生富含碳的塵埃，持續數月。 JWST 強大的 MIRI 成像塵埃環的歷史可以追溯到 130 多年前。
更古老的貝殼已經消散到星際空間中，不再連貫和可見。其中一些物質可能已經被恆星形成所吸收。
感謝 MIRI，研究人員了解到 WR 140 可能會在數十萬年內產生數萬個塵埃殼。
「中紅外線觀測對於這項分析絕對至關重要，因為該系統中的塵埃相當冷。近紅外線和可見光觀測只能顯示距離恆星最近的殼層，」聯合研究人員 Ryan Lau 解釋道。市NSF NOIRLab 的作家和天文學家。
Lau 於 2022 年領導了對該系統的初步研究。
這些 JWST 影像沒有顯示它，但並非所有塵埃都是環的形式。其中一些位於比整個太陽系還要大的雲層中。其中一些以單一灰塵顆粒的形式自由漂浮，每個顆粒只有人類頭髮寬度的百分之一。在所有情況下，灰塵都富含碳並且以相同的速度移動。
據估計，這些光環的距離約為 1.4 兆公里。相較之下，如果我們的太陽正在創建這些殼層，那麼在創建下一個殼層之前，一個殼層與我們最近的鄰居半人馬座阿爾法星的距離約為百分之五。
最終，富含碳的塵埃殼的產生將會停止。大多數WR恆星以超新星的形式結束生命，其中一些可能直接塌陷成超新星。
但這是在遙遠的未來。在人類不久的將來，WR 140 將繼續產生這些富含碳的塵埃殼，而 JWST 將繼續關注這個自然實驗室，看看這一切是如何發生的。
