Neues Bild des James Webb-Weltraumteleskops des spektakulären Nebels um WR 140. (JWST/MIRI/Judy Schmidt) Das Universum ist wirklich voller Wunder, und das James-Webb-Weltraumteleskop hat uns gerade den bisher besten Blick auf eines davon ermöglicht.
Bei dem betreffenden Objekt handelt es sich um einen etwa 5.600 Lichtjahre entfernten Stern, und Webbs Infrarotauge hat ein außergewöhnliches Detail entdeckt: Es ist von scheinbar konzentrischen Lichtringen umgeben, die nach außen strahlen.
Während Webb charakteristisch ist Beugungsspitzen sind nicht „echt“, diese konzentrischen Ringe sind es – und es gibt eine wunderbare und faszinierende Erklärung dafür.
Der Stern ist eigentlich ein Doppelsternpaar seltener Sterne im Sternbild Schwan, und ihre Wechselwirkungen erzeugen präzise periodische Stauberuptionen, die sich im Laufe der Zeit in Schalen in den Raum um das Paar ausdehnen.
Diese Staubhüllen leuchten im Infrarotbereich, was ein so empfindliches Instrument wie das von Webb ermöglicht hat MIRI um sie bis ins kleinste Detail zu lösen.
Der Stern ist ein sogenannter kollidierender Wind-Doppelstern, der aus einem äußerst seltenen Stern besteht Wolf-Rayet Stern, genannt WR 140, und ein heißer, massiver Stern vom Typ O Begleiter – ein weiteres seltenes Objekt.
Wolf-Rayet-Sterne sind sehr heiß, sehr leuchtend und sehr alt; am Ende ihrer Hauptsequenz-Lebensdauer. Sie haben einen erheblichen Wasserstoffmangel, sind reich an Stickstoff oder Kohlenstoff und verlieren sehr schnell an Masse.
Sterne vom Typ O gehören zu den massereichsten bekannten Sternen, außerdem sind sie sehr heiß und hell; Weil sie so massiv sind, ist ihre Lebensdauer unglaublich kurz.
Beide Sterne im WR 140-System sind schnell Sternwinde , der mit einer Geschwindigkeit von rund 3.000 Kilometern pro Sekunde ins All geschossen ist. Beide verlieren daher ziemlich schnell an Masse. Soweit so normal, für beide Sterne.
Was interessant wird, ist ihre Umlaufbahn, die elliptisch ist. Das bedeutet, dass die Sterne keine schönen, sauberen Kreise umeinander beschreiben, sondern Ovale, mit einem Punkt, an dem sie am weitesten voneinander entfernt sind (Apastron) und einem Punkt, an dem sie einander am nächsten sind (Periastron).
Wenn die beiden Sterne das Periastron erreichen – eine Entfernung, die etwa ein Drittel größer ist als die Entfernung zwischen Erde und Sonne –, kommen sie sich so nahe, dass ihre starken Winde kollidieren.
Dadurch entstehen Erschütterungen in der Materie um die Sterne, die Teilchen beschleunigen und energiereiche Strahlung wie Röntgenstrahlen erzeugen. Diese kollidierenden Winde lösen auch Phasen der Staubbildung aus, da das Material im kollidierenden Sternwind abkühlt.
Dieser Vorgang ist in der Animation unten zu sehen, die zeigt, wie das System von oben nach unten aussehen würde.
Der Staub ist eine Form von Kohlenstoff, der ultraviolettes Licht der beiden Sterne absorbiert. Dadurch wird der Staub erhitzt, wodurch er wieder Wärmestrahlung aussendet – was Webb im infraroten Wellenlängenbereich beobachtet.
Der Staub wird dann vom Sternwind nach außen geblasen, was zur Ausdehnung der partiellen Staubhüllen führt. Sie dehnen sich aus und kühlen ab, wenn sie nach außen geblasen werden, wobei sie Wärme und Dichte verlieren.
Was Sie auf Webbs Bild sehen, ähnelt ein wenig einer Reihe von Blasen. Der Rand jeder Staubhülle ist besser sichtbar, da Sie aufgrund der Perspektive auf eine dichtere Materialkonzentration blicken.
Da die Umlaufbahn des Doppelsterns eine Periode von 7,94 Jahren hat, erfolgen die Windkollision und die Staubproduktion wie am Schnürchen alle 7,94 Jahre. Das bedeutet, dass man die Ringe des Nebels rund um den Doppelstern wie Baumringe zählen kann, um das Alter der äußersten sichtbaren Staubhülle zu bestimmen.
Etwa 20 Ringe sind sichtbar, was bedeutet, dass Sie im Webb-Bild Staubhüllen aus der Zeit von etwa 160 Jahren sehen können. Das jüngste Periastron WR 140 wurde 2016 beobachtet.
Webbs Beobachtung von WR 140 wurde von einem Team unter der Leitung des Astrophysikers Ryan Lau vom Institute of Space and Astronautical Science der Japan Aerospace Exploration Agency angefordert.
Sie sind Vorbereitung einer Arbeit über die Beobachtungen Es ist also möglich, dass wir kurz davor stehen, etwas Neues über diesen faszinierenden, verrückten Stern herauszufinden.