วูลฟ์-ราเยต 140(หรือเรียกอีกอย่างว่า WR 140 หรือ HD 193793) เป็นระบบดาวฤกษ์ขนาดใหญ่สองดวงที่อยู่ห่างจากโลกประมาณ 5,000 ปีแสงในกลุ่มดาวหงส์ ขณะที่ดาวฤกษ์เหล่านี้แกว่งไปมา ลมดาวฤกษ์จากดาวฤกษ์แต่ละดวงก็ปะทะกัน วัสดุถูกบีบอัด และเกิดฝุ่นที่อุดมด้วยคาร์บอน การสำรวจใหม่จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ของ NASA/ESA/CSA แสดงให้เห็นเปลือกฝุ่น 17 เปลือกที่ส่องประกายในแสงอินฟราเรดกลางซึ่งจะขยายตัวออกสู่อวกาศโดยรอบเป็นระยะๆ
ภาพของดาว Wolf-Rayet ที่อุดมด้วยคาร์บอน WR 140 นี้ถ่ายโดยเครื่องมืออินฟราเรดกลาง (MIRI) ของ Webb ในเดือนกันยายน พ.ศ. 2566 เครดิตภาพ: NASA / ESA / CSA / STScI / E. Lieb, University of Denver / R. Lau , NOIRLab ของ NSF / J. Hoffman, มหาวิทยาลัยเดนเวอร์
“เวบบ์ยืนยันเรื่องนั้นและข้อมูลของมันยังแสดงให้เห็นว่าเปลือกฝุ่นกำลังเคลื่อนที่ออกไปด้านนอกด้วยความเร็วสม่ำเสมอ ซึ่งเผยให้เห็นการเปลี่ยนแปลงที่มองเห็นได้ในช่วงเวลาอันสั้นอย่างไม่น่าเชื่อ” เอ็มมา ลีบ นักศึกษาปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยเดนเวอร์ ในโคโลราโด กล่าว
“กระสุนทุกนัดกำลังวิ่งหนีจากดวงดาวด้วยความเร็วมากกว่า 2,600 กม. ต่อวินาที หรือเกือบ 1% ของความเร็วแสง”
“เราคุ้นเคยกับการคิดถึงเหตุการณ์ในอวกาศที่เกิดขึ้นอย่างช้าๆ เป็นเวลาหลายล้านหรือพันล้านปี” ศาสตราจารย์ เจนนิเฟอร์ ฮอฟฟ์แมน แห่งมหาวิทยาลัยเดนเวอร์ กล่าว
“ในระบบนี้ หอดูดาวกำลังแสดงให้เห็นว่าเปลือกฝุ่นกำลังขยายตัวจากหนึ่งปีไปสู่ปีถัดไป”
“การได้เห็นการเคลื่อนที่แบบเรียลไทม์ของเปลือกเหล่านี้ระหว่างการสังเกตการณ์ของเวบบ์ซึ่งห่างกันเพียง 13 เดือนนั้นน่าทึ่งมาก” ดร. โอลิเวีย โจนส์ นักดาราศาสตร์จากศูนย์เทคโนโลยีดาราศาสตร์แห่งสหราชอาณาจักร กล่าว
“ผลลัพธ์ใหม่เหล่านี้ทำให้เราเห็นแวบแรกถึงบทบาทที่เป็นไปได้ของระบบไบนารีขนาดใหญ่เช่นโรงงานฝุ่นในจักรวาล”
เช่นเดียวกับเครื่องจักร ลมของดวงดาวก่อให้เกิดฝุ่นเป็นเวลาหลายเดือนทุกๆ แปดปี ขณะที่ทั้งคู่เคลื่อนเข้ามาใกล้ที่สุดในวงโคจรที่กว้างและยาว
เวบบ์ยังแสดงจุดที่การก่อตัวของฝุ่นหยุดลง โดยมองหาบริเวณที่มืดกว่าที่ด้านซ้ายบนของภาพ
ภาพอินฟราเรดช่วงกลางของกล้องโทรทรรศน์ตรวจพบเปลือกหอยที่อยู่มานานกว่า 130 ปี เปลือกหอยที่มีอายุมากกว่านั้นได้กระจายไปมากพอจนตอนนี้มืดเกินกว่าจะตรวจจับได้
นักดาราศาสตร์คาดการณ์ว่าในที่สุดแล้วดวงดาวจะก่อให้เกิดเปลือกฝุ่นนับหมื่นในระยะเวลาหลายแสนปี
“การสังเกตการณ์อินฟราเรดช่วงกลางมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการวิเคราะห์นี้ เนื่องจากฝุ่นในระบบนี้ค่อนข้างเย็น” ดร. ไรอัน เลา นักดาราศาสตร์จาก NOIRLab ของ NSF กล่าว
“การสำรวจด้วยแสงอินฟราเรดใกล้และแสงที่มองเห็นจะแสดงเฉพาะเปลือกที่อยู่ใกล้ดาวฤกษ์มากที่สุดเท่านั้น”
ด้วยรายละเอียดใหม่ที่น่าทึ่งนี้ กล้องโทรทรรศน์ยังช่วยให้เราศึกษาได้อย่างแน่ชัดว่าดาวฤกษ์กำลังก่อตัวฝุ่นเมื่อใด เกือบตลอดทั้งวัน”
การกระจายตัวของฝุ่นไม่สม่ำเสมอ แม้ว่าความแตกต่างเหล่านี้จะไม่ชัดเจนในภาพของเวบบ์ แต่นักวิจัยพบว่าฝุ่นบางส่วนได้ 'สะสม' ก่อตัวเป็นเมฆบอบบางและมีรูปร่างอสัณฐานที่มีขนาดใหญ่เท่ากับระบบสุริยะทั้งหมดของเรา
อนุภาคฝุ่นอื่นๆ จำนวนมากลอยได้อย่างอิสระ ทุกจุดมีขนาดเล็กเท่ากับหนึ่งในร้อยของความกว้างของเส้นผมมนุษย์ จะจับตัวเป็นก้อนหรือไม่ก็ตาม ฝุ่นทั้งหมดจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่ากันและมีคาร์บอนอยู่มาก
จะเกิดอะไรขึ้นกับดาวฤกษ์เหล่านี้ในระยะเวลาหลายล้านหรือพันล้านปี หลังจากที่พวกมัน 'พ่น' ฝุ่นรอบๆ ตัวมันเสร็จแล้ว
ดาวโวลฟ์-ราเยตในระบบนี้มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ 10 เท่าและใกล้จะสิ้นสุดอายุของมัน
ใน 'การกระทำ' สุดท้าย ดาวดวงนี้จะระเบิดเป็นซูเปอร์โนวา ซึ่งอาจระเบิดเปลือกฝุ่นบางส่วนหรือทั้งหมดออกไป หรือยุบลงในหลุมดำ ซึ่งจะทำให้เปลือกฝุ่นไม่เสียหาย
แม้ว่าจะไม่มีใครสามารถคาดเดาได้อย่างแน่นอนว่าจะเกิดอะไรขึ้น แต่นักวิทยาศาสตร์กำลังหยั่งรากลึกในสถานการณ์หลุมดำนี้
“คำถามสำคัญทางดาราศาสตร์คือ ฝุ่นทั้งหมดในจักรวาลมาจากไหน” ดร.เลากล่าวว่า
“หากฝุ่นที่อุดมด้วยคาร์บอนเช่นนี้ยังคงอยู่ มันก็สามารถช่วยให้เราเริ่มตอบคำถามนั้นได้”
“เรารู้ว่าคาร์บอนจำเป็นต่อการก่อตัวของดาวเคราะห์หินและระบบสุริยะเช่นเดียวกับเรา” ศาสตราจารย์ฮอฟฟ์แมนกล่าว
“เป็นเรื่องน่าตื่นเต้นที่ได้เห็นว่าระบบดาวคู่ไม่เพียงแต่สร้างฝุ่นที่อุดมด้วยคาร์บอนเท่านั้น แต่ยังขับเคลื่อนมันเข้าสู่ย่านดาราจักรของเราด้วย”
ที่ผลการวิจัยได้รับการตีพิมพ์ในจดหมายวารสารดาราศาสตร์ฟิสิกส์-
-
เอ็มมา พี. เดียร์และคณะ- 2568 รอยประทับแบบไดนามิกของการก่อตัวของฝุ่นลมปะทะกันจาก WR 140เอพีเจแอล979, L3; ดอย: 10.3847/2041-8213/ad9aa9
