วงแหวนฝุ่นที่มีศูนย์กลางก่อตัวรอบๆ ดาวคู่ที่มีชื่อว่า Wolf-Rayet 140 ฝุ่นเกิดขึ้นเมื่อลมดาวฤกษ์จากดวงดาวปะทะกันทุกๆ สองสามปี (NASA/ESA/CSA/STScI/JPL-คาลเทค)
ฝุ่นจักรวาลที่อุดมด้วยคาร์บอนมาจากแหล่งต่างๆ และกระจายออกไปสู่อวกาศ ซึ่งจำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิตและการก่อตัวของดาวเคราะห์หินเช่นเรา
เมื่อนักดาราศาสตร์เล็งกล้องโทรทรรศน์ไปที่วัตถุบนท้องฟ้า พวกเขามักจะต้องต่อสู้กับฝุ่นจักรวาลที่บดบังเป้าหมายและทำให้การสังเกตการณ์สับสน
เหตุผลหนึ่งที่ JWST ถูกสร้างขึ้นก็เพื่อมองผ่านฝุ่นบางส่วนด้วยการมองเห็นอินฟราเรดและปลดล็อกข้อมูลเชิงลึกใหม่เกี่ยวกับกระบวนการทางดาราศาสตร์ฟิสิกส์ ในงานใหม่ JWST ได้รับมอบหมายให้สำรวจฝุ่นด้วยตัวเอง
ไบนารี Wolf-RayetWR140อยู่ห่างออกไปประมาณ 5,000 ปีแสงในกลุ่มดาวหงส์ ในปี 2022 นักวิจัยได้ตีพิมพ์ผลลัพธ์ในดาราศาสตร์ธรรมชาติเปิดเผยรายละเอียดเกี่ยวกับดาวคู่ ผลการวิจัยพบว่าลมดาวฤกษ์จากดาวฤกษ์ทั้งสองปะทะกันเป็นประจำ ทำให้เกิดวงแหวนฝุ่นที่อุดมด้วยคาร์บอนซึ่งขยายตัวออกจากดาวฤกษ์
"ระบบคู่ลมปะทะขนาดมหึมาที่มีดาวโวลฟ์-ราเยต (WR) เป็นแหล่งฝุ่นและสารเคมีที่สำคัญที่อาจมีความสำคัญในตัวกลางระหว่างดวงดาว" ผู้เขียนเขียนโดยสังเกตว่าองค์ประกอบทางเคมีของฝุ่นและการดำรงอยู่ของมันยังไม่เป็นที่เข้าใจ .
"ระบบไบนารี Wolf-Rayet WR 140 ที่อุดมด้วยคาร์บอนนำเสนอห้องปฏิบัติการดาราศาสตร์ฟิสิกส์ในอุดมคติสำหรับการตรวจสอบคำถามเหล่านี้ เนื่องจากคาบการโคจรที่กำหนดไว้อย่างดีและช่วงการก่อตัวของฝุ่นที่คาดการณ์ได้ทุกๆ 7.93 ปีรอบช่องเพอริแอสตรอน" ผู้เขียนอธิบายในการวิจัยของพวกเขา
สภาพแวดล้อมใกล้ดาวฤกษ์เหล่านี้เมื่ออยู่ใกล้กันนั้นวุ่นวายและเป็นมิตรด้วยซ้ำ ลมจากดาวฤกษ์ที่วิวัฒนาการเหล่านี้อุดมไปด้วยสารเคมี และเมื่อลมที่แรงกว่าจากดาว WR ชนกับลมจากดาวฤกษ์โอบีสตาร์ก๊าซถูกอัดและเกิดฝุ่น เนื่องจากฝุ่นเกิดขึ้นที่เพอริแอสตรอนเท่านั้น ฝุ่นจึงก่อตัวเป็นวงแหวนแยกกัน
WC (ดาววูล์ฟ-ราเยตในลำดับคาร์บอน) ที่มีการชนกันของลมกาแล็กซี่ซึ่งมีเนบิวลาฝุ่นรอบดาวฤกษ์ที่ละลายได้ จึงเป็นห้องปฏิบัติการที่สำคัญในการศึกษากระบวนการสร้างฝุ่นนี้ ซึ่งการสังเกตในช่วงสองสามทศวรรษที่ผ่านมาได้แสดงให้เห็นว่าการควบคุมการก่อตัวของฝุ่นนั้นเกิดขึ้นได้อย่างไร โดยวงโคจรของระบบไบนารี" ผู้เขียนรายงานปี 2022 อธิบาย
ดาวฤกษ์มวลมากคู่หนึ่งมีกวูล์ฟ-ราเยตและอีกหนึ่งอันโอบีสตาร์โคจรรอบกันและกันและไปถึงเพอริแอสตรอนทุกๆ 7.93 ปี นั่นคือตอนที่ลมดาวอันทรงพลังจากดาวฤกษ์ทั้งสองดวงปะทะกัน นักดาราศาสตร์คิดว่าดาวฤกษ์โวลฟ์-ราเยตที่วิวัฒนาการแล้วและลมที่ปะทะกันอาจเป็นสาเหตุของเม็ดฝุ่นคาร์บอนและสารอินทรีย์กลุ่มแรกๆ ในจักรวาล
JWST จับภาพดั้งเดิมในปี 2022 ประมาณ 5.5 ปีหลังจากปริแอสตรอนครั้งล่าสุดในปี 2016 ตอนนี้ ประมาณ 14 เดือนหลังจากการดู WR 140 ครั้งแรกของ JWST กล้องโทรทรรศน์อวกาศได้พิจารณาระยะยาวอีกครั้งที่ระบบดาวคู่ที่มีปฏิสัมพันธ์และวงแหวนศูนย์กลางของการขยายตัวของคาร์บอน -อุดมไปด้วยฝุ่น ภาพแสดงให้เห็นว่าวงแหวนขยายตัวได้มากเพียงใดในเวลาไม่ถึงสองปี
กล้องโทรทรรศน์ยืนยันว่าเปลือกฝุ่นเหล่านี้เป็นของจริง และข้อมูลของกล้องยังแสดงให้เห็นว่าเปลือกฝุ่นกำลังเคลื่อนออกไปด้านนอกด้วยความเร็วสม่ำเสมอ เผยให้เห็นการเปลี่ยนแปลงที่มองเห็นได้ในช่วงเวลาอันสั้นอย่างไม่น่าเชื่อ เอ็มมา ลีบ ผู้เขียนรายงานฉบับใหม่กล่าวและ นักศึกษาปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยเดนเวอร์ในโคโลราโด
เป็นเรื่องยากที่จะเห็นวัตถุทางดาราศาสตร์แสดงการเปลี่ยนแปลงในช่วงเวลาสั้นๆ เช่นนี้ เป็นเวลาเพียง 14 เดือนหรือทุกๆ แปดปี ลมดาวฤกษ์จะปะทะกันและก่อให้เกิดวงแหวนฝุ่นที่อุดมด้วยคาร์บอนที่มองเห็นได้ แม้ว่าระบบคู่ WR จะเป็นที่รู้กันว่าก่อให้เกิดฝุ่นที่อุดมด้วยคาร์บอน แต่คู่ส่วนใหญ่ไม่ได้ทำงานในลักษณะนี้ และจุดเพเรียสรอนของพวกมันก็อยู่ห่างกันมากตามเวลา
“เราคุ้นเคยกับการคิดถึงเหตุการณ์ในอวกาศที่เกิดขึ้นอย่างช้าๆ เป็นเวลาหลายล้านหรือพันล้านปี” เจนนิเฟอร์ ฮอฟฟ์แมน ผู้ร่วมเขียนและศาสตราจารย์แห่งมหาวิทยาลัยเดนเวอร์ กล่าวเสริม ในระบบนี้ หอดูดาวกำลังแสดงให้เห็นว่าเปลือกฝุ่นกำลังขยายตัวจากปีหนึ่งไปอีกปีหนึ่ง
Olivia Jones ผู้เขียนร่วมจากศูนย์เทคโนโลยีดาราศาสตร์แห่งสหราชอาณาจักร เมืองเอดินบะระ กล่าวว่า "การได้เห็นการเคลื่อนที่แบบเรียลไทม์ของเปลือกเหล่านี้ระหว่างการสำรวจของเวบบ์ซึ่งห่างกันเพียง 13 เดือนนั้นน่าทึ่งมาก" “ผลลัพธ์ใหม่เหล่านี้ทำให้เราเห็นแวบแรกถึงบทบาทที่เป็นไปได้ของระบบไบนารีขนาดใหญ่เช่นโรงงานฝุ่นในจักรวาล”
นักดาราศาสตร์ได้ค้นพบดาว WC อื่นๆ ที่สร้างวงแหวนฝุ่น อย่างไรก็ตาม WR 140 เหนือกว่าทั้งหมด ผู้เขียนรายงานปี 2022 อธิบายไว้ว่า "ขอบเขตของเปลือกดาวฤกษ์ที่อยู่ห่างไกลเหล่านี้ที่ตรวจพบได้รอบๆ WR 140 นั้นเกินกว่าขอบเขตของระบบ WC ที่ก่อตัวเป็นฝุ่นอื่นๆ ที่รู้จักทั้งหมดด้วยปัจจัย 4 หรือมากกว่า"
ดวงดาวโคจรตามวงโคจรที่กว้างและยาว และเมื่อลมปะทะกันทุก ๆ แปดปี พวกมันจะผลิตฝุ่นที่อุดมด้วยคาร์บอนเป็นเวลาหลายเดือน วงแหวนฝุ่นภาพถ่าย MIRI อันทรงพลังของ JWST ที่มีอายุมากกว่า 130 ปี
เปลือกหอยที่มีอายุมากกว่านั้นได้กระจายไปในอวกาศระหว่างดวงดาว และไม่สอดคล้องกันและมองเห็นได้อีกต่อไป วัสดุบางส่วนอาจถูกนำไปใช้ในการก่อตัวดาวฤกษ์แล้ว
ต้องขอบคุณ MIRI ที่ทำให้นักวิจัยได้เรียนรู้ว่า WR 140 มีแนวโน้มที่จะสร้างเปลือกฝุ่นนับหมื่นในระยะเวลาหลายแสนปี
“การสังเกตการณ์อินฟราเรดตอนกลางมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการวิเคราะห์นี้ เนื่องจากฝุ่นในระบบนี้ค่อนข้างเย็น การสังเกตการณ์อินฟราเรดใกล้และแสงที่มองเห็นได้จะแสดงเฉพาะเปลือกที่อยู่ใกล้ดาวฤกษ์มากที่สุด” Ryan Lau ผู้ร่วมอธิบาย นักเขียนและนักดาราศาสตร์ที่ NSF NOIRLab ในเมืองทูซอน รัฐแอริโซนา
เลาเป็นผู้นำการวิจัยเบื้องต้นเกี่ยวกับระบบนี้ในปี พ.ศ. 2565 "ด้วยรายละเอียดใหม่อันน่าทึ่งเหล่านี้ กล้องโทรทรรศน์ยังช่วยให้เราศึกษาได้อย่างแน่ชัดว่าดาวฤกษ์กำลังก่อตัวฝุ่นเมื่อใด เกือบจะตลอดทั้งวัน"
ภาพ JWST เหล่านี้ไม่แสดงให้เห็น แต่ไม่ใช่ฝุ่นทั้งหมดที่อยู่ในรูปของวงแหวน บางส่วนอยู่ในเมฆที่มีขนาดใหญ่กว่าระบบสุริยะทั้งหมดของเรา บางส่วนลอยได้อย่างอิสระราวกับอนุภาคฝุ่นแต่ละตัว โดยแต่ละอนุภาคมีขนาดเพียงหนึ่งในร้อยของความกว้างของเส้นผมมนุษย์เท่านั้น ในทุกกรณี ฝุ่นจะอุดมไปด้วยคาร์บอนและเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่ากัน
การประมาณการครั้งหนึ่งบอกว่าวงแหวนแต่ละวงอยู่ห่างกันประมาณ 1.4 ล้านล้านกิโลเมตร เพื่อเปรียบเทียบ ถ้าดวงอาทิตย์ของเราสร้างเปลือกเหล่านี้ เปลือกหอยหนึ่งจะอยู่ห่างจากอัลฟ่าเซ็นทอรีประมาณห้าเปอร์เซ็นต์ เพื่อนบ้านที่ใกล้ที่สุดของเรา ก่อนที่เปลือกหอยถัดไปจะถูกสร้างขึ้น
ในที่สุด การสร้างเปลือกฝุ่นที่อุดมด้วยคาร์บอนก็จะยุติลง ดาวฤกษ์ WR ส่วนใหญ่จบชีวิตลงด้วยซูเปอร์โนวา โดยบางดวงอาจยุบลงไปโดยตรง-
แต่นั่นคืออนาคตอันไกลโพ้น ในอนาคตอันใกล้ของมนุษยชาติ WR 140 จะผลิตเปลือกฝุ่นที่อุดมด้วยคาร์บอนต่อไป และ JWST จะเฝ้าดูห้องปฏิบัติการทางธรรมชาตินี้ต่อไปเพื่อดูว่ามันเกิดขึ้นได้อย่างไร
บทความนี้เผยแพร่ครั้งแรกโดยจักรวาลวันนี้- อ่านบทความต้นฉบับ-
