宇宙のより詩的な側面の 1 つは、恐ろしく強力で荒れ狂う力が優雅な対称性と美しさのオブジェクトを彫刻できることです。
そして、追加のボーナスとして、そのような力は私たち自身の存在にも役立つかもしれません.
WR 140 は連星系で、地球から約 5,400 光年離れた 2 つの星が互いに周回していることを意味します。両方の星は絶対的な獣であり、猛烈な量の光を放ちますが、その天文学的な距離を横切ると、それらの輝きは肉眼で見えなくなるほど減少します.
しかし、ジェイムズ ウェッブ宇宙望遠鏡 (JWST) は、私たち人間よりもはるかに優れた視力を備えており、さらに、私たちの目に見える範囲をはるかに超える赤外線波長で宇宙を覗き込んでいます。天文学者は最近、WR 140 の双子の星に JWST を向けましたが、それが目撃したものはまったく壮観でした.
天文学者たちは、激しい星系の過酷な内部領域で宇宙塵の粒子が形成され、そこから逃げることができるかどうか、長い間疑問に思ってきました。これらの WR 140 の JWST 観察は、答えが yes であることを明らかにします .この構造全体の直径は少なくとも 2 光年 (または 20 兆キロメートル) あり、JWST の観測範囲を超えてさらに遠くにかすかな腕が存在する可能性があるため、おそらくそれ以上です。目に見えるアームを考慮するだけで、WR 140 を取り囲むこの構造は、これまでに見られたこの種のものの中で最大であり、次に知られているより大きなものの 4 倍の幅です。
波打つ渦巻きは、望遠鏡自体の欠陥のように見え、観測に影響を与える奇妙な光学現象です。しかし、それは非常に現実的であり、その現実はそのクモのような外観を裏切っています:ジャーナル Nature Astronomy に掲載されたばかりの論文で説明されているように 、 この人目を引く構造は、私たち自身の太陽を電池切れの懐中電灯のように見せる星々を動力源として、膨大な量の物質を魂を砕く速さで宇宙に飛ばす巨大な力の衝突から生まれます.
そして、あなたはそれであなたの時計を設定することができます.または少なくともあなたのカレンダー。
WR 140 連星系の各星は、太陽よりもはるかに重いです。そのうちの 1 つは、「通常の」星、つまり、私たちの星と同じように、水素が中心部でヘリウムに融合して輝く星の上部にあります。太陽の質量の 30 倍の怪物であり、途方もなく明るく、100 万 の割合でエネルギーを放射しています。 私たちの太陽の倍。太陽を太陽系の中心にあるこの星に置き換えれば、地球は焼け焦げるでしょう。
WR 140 のもう 1 つのコンポーネントは、その名前のバイナリ システム部分を示します。それは、ウォルフ・ライエ (WR) と呼ばれる特別なクラスの星です。 20以上の太陽質量で誕生した可能性が高いが、最終的にコアで使用可能な水素を使い果たし、代わりにヘリウムを猛烈に炭素に融合している.水素ではなくヘリウムを核融合すると、はるかに多くのエネルギーが放出され、星を崩壊させようとする重力と、星を爆発させようとする地獄の熱との間の繊細な平衡が崩れます。これにより、本当に素晴らしい速度で物質を宇宙に吹き飛ばします。結果として生じる風の強い大渦は、星の元の質量の半分を完全に運び去りました。これは、20 800 億トンのようなものです。 ここでは、ほぼ計り知れないほどの量です。スターには (「だけ」 ) 太陽の大きさの 10 倍。仲間の約半分の明るさですが、それでも放射線の発電所になります。
実際、もう一方の星も粒子の風を放出していますが、その速度はウォルフ ライエ星の伴星よりも大幅に低くなっています。これらの 2 つの風は、それぞれの星から遠ざかるにつれて互いにぶつかり合います。JWST 画像にらせんパターンを作成するのは、この宇宙衝突です。
研究者は、以前にもこの種の構造を発見しました。WR 104 と Apep では、どちらも Wolf-Rayet 成分を持つ複数の星系です。しかし、WR 140 は、その 2 つの星が非常に細長い楕円軌道上にあるため、異なります。それらの距離は、約 40 億キロメートルからわずか 2 億キロメートルまでの範囲に及びます。これは、それぞれ太陽から海王星と火星までの距離とほぼ同じです。
それらが互いに最も離れているとき、それらの風は比較的自由に広がりますが、7.93年ごとに軌道上で非常に接近するため、風が強く相互作用し始めます.気をつけてください、これらの風は 時速 900 万キロメートルで吹いています .それらの速度での衝突は、強力な衝撃波を発生させます。これは、内部の材料を叩くハンマーのように機能します。
地上の望遠鏡で WR 140 を研究している観測者は、ウォルフ・ライエ星の風が、星のコアから浚渫された炭素と重く絡み合っていることをすでに示していました。衝突衝撃波がその炭素を一掃すると、原子は再配列して、多環芳香族炭化水素 (PAH) と呼ばれる複雑な分子になります。天文学者は一般的にこの物質を塵と呼んでいます.
風の膨張と星の軌道運動により、それらの相互作用は幾何学的に複雑になります。コンピュータモデルを使用して状況の物理をシミュレートし、新しい研究の天文学者は JWST 画像に見られる構造を驚くほど詳細に再現しました。
彼らが発見したのは、星同士が最も接近する直前と直後に衝突が塵の大部分を作るが、間ではなく、ほとんどの塵を作るということです。 恒星風と放射線の累積的な影響が塵の形成を圧倒する最接近。これにより、粉塵の生成と放出の 2 つのパルスが発生します。これは、鋭く回転するダンプ トラックから砂のプルームが飛び散るのと同じように、長いストリーマーが接触点から離れて飛んでいくのが見えます。
さらに、このプロセスは軌道ごとに時計仕掛けのように繰り返され、星が互いに接近するたびに、膨張する物質のツイン スプレーが生成されます。すべての水しぶきのセットは高速で飛び去るのに 8 年近くかかり、次のセットが出現するまでに 6 億キロメートルをはるかに超えて移動し、ほこりっぽい腕と希薄な隙間の波打つパターンを作成します。この塵が生成された直後は暖かく、JWST の赤外線機器で見えるようになり、その熱の熱光が観測されます。しかし、腕が遠ざかるにつれて冷えて色あせていくため、外側の腕は暗く見えます。綿密な検査により、JWST 画像に 17 のそのような渦状腕が明らかになり、不完全な弧が、より古く、より低温で、より遠くにある噴出物を示しています。
繰り返される渦巻きパターンの幅 (実質的に星の上から始まり、星から遠く離れた場所まで伸びている) は、この塵が星の近くで作成され、星間空間の深部に移動することを示しています。そのようなシステム。これは、似たような連星が銀河系で見られる塵の大部分を占めている可能性があることを意味します。
その塵の多くは、巨大なガスの雲の中にあり、最終的に崩壊して膨大な数の星を作り出すことができます.これらの星形成工場は天の川銀河のいたるところにあり、太陽も天の川銀河で生まれた可能性があります。実際、いくつかの以前の研究は、近くのウォルフ・ライエ星からの風が実際にそのような雲の崩壊を引き起こす可能性があり、太陽の場合にそうした可能性があることを示唆しています.
WR 140 のような星系の残忍な怒りは、その星々の信じられないほどの明るさから、それらが吹き飛ばすほこりっぽい風の宇宙の津波まで、否定できません。しかし、その混沌には秩序があります。物理法則が、広大で美しいパターンを形作り、恒星間の深淵の向こう側に光る風車を見ることができます。これは、私たち自身の宇宙の起源に関連している可能性があります。
その塵は、宇宙に浮遊する古い物質と混ざり合い、いつの日か新しい星の創造の一部となり、そのうちのいくつかは再びパターンを開始する可能性があります.
まさに詩です。
これは意見と分析の記事であり、著者または複数の著者によって表明された見解は必ずしも の見解とは限りません。 サイエンティフィック アメリカン。
