Dezember 10, 2022

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JWST macht unglaubliche Fotos von Staub, der durch Licht angetrieben wird: ScienceAlert

JWST macht unglaubliche Fotos von Staub, der durch Licht angetrieben wird: ScienceAlert

Zwei seltene Sterne, die sich in einem wilden, weiten Tango umkreisten, gaben Astronomen die einzigartige Gelegenheit, den sanften Schlag des Lichts auf ihre staubigen Röcke zu studieren.

Das binäre Objekt namens WR 140 ist von einer Reihe verschlungener Staubhüllen umgeben, die langsam in den Weltraum geschoben werden, nicht nur durch binäre Sternwinde aus geladenen Teilchen, sondern auch durch das Leuchten der Strahlung der Sterne selbst.

Zum ersten Mal konnten Wissenschaftler diesen Strahlungsdruck direkt überwachen, indem sie Infrarotbeobachtungen vom Keck-Observatorium verwendeten, um eine riesige Wolke zu verfolgen, die sich im Laufe von 16 Jahren in den Weltraum ausdehnte.

Dies hilft zu erklären, was wir in einer Datei sehen letztes Foto Vom James Webb Space Telescope (JWST), Subjekt A zweites Papierdas das lodernde Binärsystem inmitten einer Fülle leuchtender Staubhüllen zeigt.

„Es ist schwer zu sehen, wie Sternenlicht Beschleunigung verursacht, weil die Kraft mit der Entfernung nachlässt und andere Kräfte schnell übernehmen.“ Sagt der Astronom Yinuo Han von der University of Cambridge.

„Um eine Beschleunigung auf dem Niveau zu erleben, auf dem sie messbar wird, muss sich das Material ziemlich nahe am Stern befinden oder die Quelle des Strahlungsdrucks muss sehr stark sein. WR 140 ist ein Doppelstern, dessen wildes Strahlungsfeld diese Effekte auflädt, was uns hoch bringt -Auflösungsdaten in Reichweite. „.

WR 140, in seiner ganzen Infrarot-Pracht. (NASA/JPL-Caltech)

WR 140 liegt etwa 5.600 Lichtjahre entfernt im Sternbild Schwan und gehört zu den Raritäten. Es ist ein sogenanntes kollidierendes Winddoppelsystem, das aus einem extrem seltenen Wolf-Rayet-Stern und einem riesigen blauen Stern vom Typ O – einem weiteren seltenen Objekt – besteht.

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wie wir haben früher erklärt, Die Wolf Wright-Stars sind zu heiß, zu hell, zu alt und am Ende ihres Hauptreihenalters strahlend. Sie sind stark an Wasserstoff verarmt, reich an Stickstoff oder Kohlenstoff und verlieren sehr schnell an Masse. Diese verlorene Masse ist auch reich an Kohlenstoff, der Strahlung von den Sternen absorbiert und als Infrarotlicht wieder aussendet.

Andererseits gehören Sterne vom O-Typ zu den massereichsten bekannten Sternen und sind außerdem extrem hell und heiß; Weil sie so riesig sind, ist ihre Lebensdauer unglaublich kurz und sie verschwinden nach ein paar Millionen Jahren.

Beide Stars im WR 140 sind schnell Sternenwind, explodiert es im Weltraum mit etwa 3.000 Kilometern (1.864 Meilen) pro Sekunde. Beide verlieren Masse mit einer sehr wütenden Geschwindigkeit. Das ist eigentlich ganz normal, aber die Sterne rotieren elliptisch oder ellipsenförmig umeinander, das heißt sie rotieren nicht gleichmäßig. Sie nähern sich zusammen (Periastron) und gehen dann wieder weit auseinander (Apastron).

Animation einer wr 140. binäre Umlaufbahn
Eine Animation, die zeigt, wie der WR 140 duo Staub in der Dachrinne erzeugt, als würde man das Duo von oben beobachten. (NASA, ESA, Joseph Olmsted/STScI)

In der ozeanischen Region kollidieren seine mächtigen Sternwinde und verursachen Erschütterungen und eine riesige Staubwolke, die sich nach außen ausdehnt und eine Staubhülle bildet. Die Sterne drehen sich alle 7,94 Jahre einmal umeinander, was bedeutet, dass jede neue Hülle 7,94 Jahre nach der letzten entsteht. Diese Vorhersagbarkeit bedeutet, dass Dinge wie der WR 140 hervorragend für die Untersuchung von Staubentwicklung und Beschleunigung geeignet sind.

Aber Sie haben vielleicht bemerkt, dass die Schalen eine seltsame Form haben, bei der eine Seite verlängert ist, was zu dem führt, was als „Kragen„Abb. Dies stellt eine Herausforderung dar, allein durch Sternwinde zu interpretieren.

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„Ohne äußere Kräfte muss sich jede Staubspirale mit konstanter Geschwindigkeit ausdehnen“, sagt Han.

„Wir waren zunächst verblüfft, weil wir unser Modell nicht an die Beobachtungen anpassen konnten, bis wir schließlich merkten, dass wir etwas Neues sahen. Die Daten passten nicht, weil die Expansionsgeschwindigkeit nicht konstant war, sie beschleunigte sich. Wir fingen zum ersten Mal vor der Kamera.“

Aber es gibt noch eine andere Erklärung: Strahlungsdruck. Elektromagnetische Strahlung – Licht – übt aufgrund der Impulsübertragung vom Photon auf die Oberfläche nur sehr geringen Druck auf alles aus, auf das es trifft. Photonen sind so klein und masselos, dass dies Ihr tägliches Leben nicht beeinträchtigt, aber Sterne geben eine Menge starker Strahlung ab. Ohne Filtration und im Vakuum des Weltraums kann es Materie tatsächlich verdrängen. Das ist das Prinzip dahinter Lichtsegel-Technologie.

Als das Team den Strahlungsdruck in seine WR 140-Modelle integrierte, konnten sie die seltsame Form der Projektile reproduzieren, die um das Duo herum anschwollen.

„In gewisser Weise haben wir immer gewusst, dass dies die Ursache für den Abfluss sein muss, aber ich hätte nie gedacht, dass wir sehen könnten, dass die Physik so funktioniert.“ Astrophysiker Peter Tuthill sagt: Von der University of Sydney, Australien.

„Wenn ich mir jetzt die Daten anschaue, sehe ich die Fahne von WR140 wie ein riesiges Segel aus Staub rollen. Wenn es ein Windphoton einfängt, das vom Stern strömt, macht es einen plötzlichen Sprung nach vorne, wie eine Yacht einen Sturm erfasst. „

Das Universum ist wirklich voller Wunder.

Die Forschungsergebnisse des Teams wurden in veröffentlicht Natur temperierenund das zweite Papier über JWST-Notizen im .-Format natürliche Astronomie.