Legalább három csillagból álló rendszer hozhatta létre a James Webb űrteleszkóp (JWST) egyik legelső felvételén látható Déli Gyűrűs-ködöt (NGC 3132, angolul Southern Ring Nebula) – derül ki az űrtávcsővel végzett megfigyelések elemzéséből, amit csütörtökön tettek közzé a Nature Astronomy folyóiratban.

Orsola De Marco, a Sydney-i Macquarie Egyetem asztrofizikusa és kollégái a valaha épített legfejlettebb, 10 milliárd dolláros űrteleszkóppal a planetáris köd vizsgálatán keresztül a csillagok fejlődésébe, környezetükkel és egymással történő kölcsönhatásaikba nyertek betekintést. Az alapvető asztrofizikai folyamatokról árulkodó kutatásban részt vett Foteini Lykou, a budapesti CSFK Konkoly Thege Miklós Csillagászati Intézet tudományos munkatársa is.

„A JWST egyértelműen a csillagászat új zászlóshajója lett, egyetlen megfigyelésből is rengeteg új információhoz juthattunk vele” – értékelte az eredményt a Qubitnek Molnár László változócsillagokkal foglalkozó kutató, a magyar intézet tudományos munkatársa.

A Földtől nagyjából 2300 fényévre található Déli Gyűrűs-ködről még július 12-én adták ki a James Webb első felvételeit, amik a közeli infravörös tartományban mérő NIRCam-el és a közép-infravörös tartományt pásztázó MIRI-vel készültek. A MIRI képén nagyon jól kivehető a közeli infravörösben halvány, központi fehér törpecsillag. A tőle jobbra található fényes csillag a négy-öt csillagból álló rendszer része, de nem vett részt a köd létrehozásában, ellentétben két-három másik csillaggal, amiknek szerepét most először azonosítják a kutatók.

A planetáris ködök (PNe) a Naphoz hasonló tömegű csillagok életciklusának végén jönnek létre, amikor azok vörös óriás állapotuk végén ledobják külső gázrétegeiket. Az 1-8 naptömegű, később fehér törpékké fejlődő csillagok által létrehozott struktúrák a fennmaradó csillag vagy csillagok által megvilágított ionizált gázokból állnak, amik már fejlettebb amatőr távcsövekkel is lélegzetelállító látványt nyújtanak.

Az egyszerűsített modelljük alapján a planetáris ködök a kutatók szerint három, a csillagot vagy csillagokat körbevevő régióból épülnek fel: egy csillagszél által felhevített forró, ritkás buborékból, egy azt körülölelő sűrű, ionizált gázokból álló, és végül egy további, hidegebb, molekulákban és porban gazdag struktúrából. Molnár szerint az ilyen megfigyelések bizonyítják, hogy a valóság gyakran sokkal bonyolultabb, mint a kisebb műszerekkel készült méréseken alapuló, kezdeti, „szférikus tehén” jellegű modellek, és az ilyen megfigyelésekhez szükség is van a JWST-hez hasonló nagy, bonyolult és drága tudományos műszerekre.

A tanulmány szerzői szerint az 1990-ben munkába álló Hubble űrteleszkóp planetáris ködökről készült, az addig elérhetőnél nagyobb felbontású képei rögtön sokkal bonyolultabb struktúrákat tártak fel, amikből a kutatók már aprólékos, háromdimenziós modelleket tudtak készíteni, hogy feltárják azok eredetét. Azt állítják, hogy a James Webb űrtávcső fantasztikus fényérzékenységével és felbontóképességével a Hubble-höz hasonló mértékű előrelépést ígér.

Mit mutatott meg a James Webb a Déli Gyűrűs-ködről?

A planetáris köd modellezése egyértelműen jelezte a kutatóknak, hogy két csillag nem képes megmagyarázni a James Webb űrtávcső méréseit a Déli Gyűrűs-köd szerkezetéről.

A közép-infravörös hullámhosszban a központi csillag vártnál nagyobb fényességét egy a csillagot körülvevő forró porkorong okozhatja. A kutatók szerint már az is a teleszkóp elképesztő érzékenységét bizonyítja, hogy ennek a porkorongnak a létét ilyen távolságból ki tudta mutatni.

A porkorong léte arra utal, hogy a központi csillaghoz nagyon közel egy apró, Napunk tömegének egyötödét kitevő csillag kering, vagy keringett korábban, a központi csillaggal történő összeolvadása előtt. A köd központi, ionizált gázokból álló régiójának csillagfújások (jet) nyomait hordozó szerkezete egy a központihoz közel keringő további csillag jelenlétét valószínűsíti, de ennek megerősítése még várat magára.

Amikor alaposan megvizsgálták a központi régiót körülvevő, hidrogénből álló halót, ott éles, ívelt struktúrákat figyeltek meg. Az íveket egy harmadik (vagy negyedik) csillag alakíthatta ki, ami a központi csillagtól a Nap és a Föld távolságának 40-60-szorosára kering.

A közeli infravörös képet és a korábbi, a látható fénytartományban végzett megfigyeléseket meghatározó fényes csillag így a rendszer negyedik (vagy ötödik) szereplője, és a kutatók szerint nem járult hozzá a planetáris köd kialakításához. Ennek ellenére hasznosnak bizonyult, mert segítségével precízen meg tudták határozni a központi csillag tömegét 2,86 naptömegben.

A tanulmány szerzői szerint az ilyen, csillagrendszereken belüli kölcsönhatások vizsgálata az elmúlt években különösen érdekesé vált, mert a hasonló rendszerek további fejlődése a gravitációshullám-detektorok által is észlelhető hullámjeleket produkálhat.

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: