Temmuz ayında, gerçeküstü eşmerkezli geometrik basamaklarla çevrili uzak bir aşırı yıldız sisteminin şaşırtıcı yeni bir görüntüsü, gökbilimcilerin bile kafasını kaşıdı. Bir tür “kozmik parmak izi” gibi görünen görüntü, NASA’nın en yeni amiral gemisi gözlemevi James Webb Uzay Teleskobu’ndan geldi.
İnternet hemen teoriler ve spekülasyonlarla aydınlandı. Vahşi çevredeki bazıları, kökeni bilinmeyen “yabancı mega yapılar” için kanıt olarak bile iddia etti.
Neyse ki, Sydney Üniversitesi’ndeki ekibimiz 20 yıldan fazla bir süredir WR140 olarak bilinen bu yıldızı inceliyordu – bu yüzden gördüklerimizi yorumlamak için fiziği kullanmak için birinci sınıf bir konumdaydık.
Nature’da yayınlanan modelimiz, yıldızın Webb görüntüsünde (şimdi Nature Astronomy’de yayınlanmıştır) görülen göz kamaştırıcı halka desenini ürettiği garip süreci açıklıyor.
WR140’ın sırları
WR140, Wolf-Rayet yıldızı olarak adlandırılan şeydir. Bunlar bilinen en uç yıldızlar arasındadır. Nadir ama güzel bir görüntüde, bazen tüm Güneş Sistemimizin yüzlerce katı büyüklüğünde uzaya bir toz bulutu yayabilirler.
Wolf-Rayets’in etrafındaki radyasyon alanı o kadar yoğun ki, toz ve rüzgar saniyede binlerce kilometre veya ışık hızının yüzde 1’i kadar hızla dışarıya doğru süpürülüyor. Tüm yıldızların yıldız rüzgarları olsa da, bu başarılı kişiler daha çok bir yıldız kasırgasına benzer bir şey kullanırlar.
Kritik olarak, bu rüzgar, toz oluşturmak için dışarı akan karbon gibi elementler içerir.
WR140, ikili sistemde bulunan birkaç tozlu Wolf-Rayet yıldızından biridir. Kendisi de vahşi bir rüzgara sahip devasa bir mavi süperdev olan başka bir yıldızla yörüngede.
Tüm galaksimizde WR140 gibi sadece bir avuç sistem biliniyor, ancak bu seçkin birkaçı gökbilimcilere en beklenmedik ve güzel hediyeyi sunuyor. Toz, beklendiği gibi puslu bir top oluşturmak için yıldızdan dışarı akmaz; bunun yerine sadece iki yıldızdan gelen rüzgarların çarpıştığı koni şeklindeki bir alanda oluşur.
İkili yıldız sürekli yörünge hareketinde olduğundan, bu şok cephesi de dönmelidir. Daha sonra isli duman, dönen bir bahçe sprinklerinden gelen jetle aynı şekilde doğal olarak bir spirale sarılır.
Bununla birlikte, WR140, gösterişli ekranına daha zengin bir karmaşıklık katan kılıfında birkaç numaraya daha sahiptir. İki yıldız dairesel değil eliptik yörüngelerdedir ve ayrıca, ikili en yakın yaklaşma noktasına yaklaşıp uzaklaştıkça toz üretimi epizodik olarak açılır ve kapanır.
Neredeyse mükemmel bir model
Ekibimiz, tüm bu etkileri toz bulutunun üç boyutlu geometrisine modelleyerek, üç boyutlu uzayda toz özelliklerinin yerini takip etti.
Dünyanın en büyük optik teleskoplarından biri olan Hawaii’deki Keck Gözlemevinde çekilen genişleyen akışın görüntülerini dikkatlice etiketleyerek, genişleyen akış modelimizin verilere neredeyse mükemmel bir şekilde uyduğunu gördük.
Bir tekme hariç. Yıldızın hemen yakınında, toz olması gerektiği yerde değildi. Bu küçük uyumsuzluğun peşine düşmek, bizi daha önce hiç kameraya yakalanmamış bir fenomene yönlendirdi.
Işığın gücü
Işığın momentum taşıdığını biliyoruz, bu da radyasyon basıncı olarak bilinen maddeye bir itme uygulayabileceği anlamına geliyor. Bu fenomenin, maddenin kozmosun etrafında yüksek hızda dolaşması şeklindeki sonucu, her yerde aşikardır.
Ancak, eylemde yakalanması oldukça zor bir süreç oldu. Kuvvet mesafe ile hızla azalır, bu nedenle malzemenin hızlandığını görmek için maddenin güçlü bir radyasyon alanındaki hareketini çok doğru bir şekilde izlemeniz gerekir.
Bu hızlanma, WR140 modellerinde eksik olan bir unsur olarak ortaya çıktı. Verilerimiz uymadı çünkü genişleme hızı sabit değildi: toz, radyasyon basıncından güçleniyordu.
Bunu ilk kez kamerada yakalamak yeni bir şeydi. Her yörüngede, sanki yıldız tozdan yapılmış dev bir yelken açmış gibidir. Rüzgar yakalayan bir yat gibi, yıldızdan gelen yoğun radyasyonu yakaladığında, tozlu yelken ani bir sıçrama yapar.
Uzayda duman halkaları
Tüm bu fiziğin nihai sonucu, şaşırtıcı derecede güzel. Saat gibi çalışan bir oyuncak gibi, WR140 her sekiz yılda bir yörüngede hassas bir şekilde şekillendirilmiş duman halkalarını üfler.
Her halka, formunun ayrıntılarında yazılmış tüm bu harika fizik ile oyulmuştur. Tek yapmamız gereken beklemek ve genişleyen rüzgar, toz kabuğunu teleskoplarımızın görüntüleyebilmesi için yeterince büyük olana kadar bir balon gibi şişiriyor.
Ardından, sekiz yıl sonra, ikili yörüngesine geri döner ve bir öncekiyle aynı olan başka bir kabuk, öncekinin balonunun içinde büyür. Kabuklar, hayalet gibi bir dizi dev iç içe geçmiş bebek gibi birikmeye devam ediyor.
Bununla birlikte, bu ilgi çekici yıldız sistemini açıklamak için doğru geometriye ne kadar ulaştığımız, Haziran ayında yeni Webb görüntüsü gelene kadar bize geri getirilmedi.
Burada bir ya da iki değil, 17’den fazla zarif yontulmuş kabuk vardı, her biri bir öncekinin içine yerleştirilmiş neredeyse tam bir kopyaydı.
Bu, Webb görüntüsünde görünen en eski, en dıştaki kabuğun, hala emekleme aşamasında olan ve fiziği sistemin kalbindeki parlak yıldız çiftinden uzaklaşan en yeni kabuktan yaklaşık 150 yıl önce fırlatılmış olması gerektiği anlamına geliyor.
Muhteşem tüyleri ve vahşi havai fişekleriyle Wolf-Rayets, yeni Webb teleskopu tarafından yayınlanan en ilgi çekici ve karmaşık desenli görüntülerden birini sundu.
Bu, Webb tarafından çekilen ilk görüntülerden biriydi. Gökbilimcilerin hepsi koltuklarımızın ucunda, bu gözlemevinin bize hangi yeni harikaları ışınlayacağını bekliyorlar.