این گردوغبار برای شکلگیری حیات و تشکیل سیارات سنگی مانند زمین ما ضروری است.
وقتی ستارهشناسان تلسکوپهای خود را به سمت اجرام آسمانی هدایت میکنند، اغلب با گردوغبار کیهانی مواجه میشوند که اهداف آنها را محو کرده و مشاهداتشان را پیچیده میکند.
یکی از دلایلی که تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) ساخته شد، توانایی دیدن از میان این گردوغبار با استفاده از دید مادون قرمز بود تا بینشهای جدیدی درباره فرآیندهای اخترفیزیکی فراهم کند. در تحقیقات جدید، JWST برای مشاهده خود این گردوغبار به کار گرفته شد.
سامانه دوتایی ولف-رایت WR ۱۴۰ در فاصله ۵۰۰۰ سال نوری از ما در صورت فلکی ماکیان قرار دارد. در سال1401، پژوهشگران در نشریه Nature Astronomy جزئیاتی درباره این سامانه منتشر کردند. نتایج نشان داد که بادهای ستارهای هر دو ستاره بهطور منظم با هم برخورد کرده و حلقههایی از گردوغبار غنی از کربن تولید میکنند که به سمت بیرون گسترش مییابند.
آنها نوشتند: «سامانههای دوتایی عظیم با بادهای برخوردی که یک ستاره ولف-رایت (WR) دارند، میتوانند منبع مهمی برای گردوغبار و غنیسازی شیمیایی محیط بینستارهای باشند». با این حال، ترکیب شیمیایی گردوغبار و نحوه بقای آن همچنان نامشخص است.
«سامانه دوتایی ولف-رایت WR ۱۴۰ با غنای کربنی، آزمایشگاه اخترفیزیکی ایدهآلی برای بررسی این پرسشها است، زیرا دوره مداری مشخصی دارد و حلقههای گردوغبار آن بهطور پیشبینیپذیری هر ۷.۹۳ سال در هنگام نزدیکترین فاصله مداری (پریاسترون) تشکیل میشوند».
محیط اطراف این ستارهها هنگام نزدیک شدن به یکدیگر، آشفته و حتی خصمانه است. بادهای این ستارههای تکاملیافته از نظر شیمیایی غنی هستند. زمانی که باد قویتر از ستاره WR با باد ستاره OB برخورد میکند، گاز فشرده شده و گردوغبار تولید میشود. از آنجا که گردوغبار فقط در زمان پریاسترون تولید میشود، این گردوغبار به صورت حلقههای مجزا شکل میگیرد.
«سامانههای دوتایی ولف-رایت از نوع WC (غنی از کربن) با سحابیهای گردوغبار قابلمشاهده، آزمایشگاههای مهمی برای مطالعه این فرآیند تشکیل گردوغبار فراهم میکنند. مشاهدات چند دهه اخیر نشان داده است که تشکیل گردوغبار به مدار سامانه دوتایی وابسته است».
این زوج ستاره پرجرم، شامل یک ستاره ولف-رایت و یک ستاره OB، در مداری بیضوی حرکت میکنند و هر ۷.۹۳ سال به نزدیکترین فاصله میرسند. در این زمان، بادهای شدید هر دو ستاره برخورد کرده و حلقههای گردوغبار غنی از کربن تولید میکنند. اخترشناسان بر این باورند که ستارههای تکاملیافته ولف-رایت و بادهای برخوردی آنها ممکن است مسئول تولید اولین دانههای گردوغبار کربنی و مواد آلی در جهان باشند.
تلسکوپ جیمز وب در سال ۱۴۰۱ تصاویری از WR ۱۴۰ گرفت، حدود ۵.۵ سال پس از آخرین پریاسترون در سال ۲۰۱۶. اکنون، پس از حدود ۱۴ ماه از اولین مشاهدات JWST، این تلسکوپ بار دیگر سامانه دوتایی و حلقههای غنی از گردوغبار آن را مشاهده کرده است. این تصاویر نشان میدهند که حلقهها در کمتر از دو سال چقدر گسترش یافتهاند.
اما لیب، نویسنده اصلی مقاله جدید و دانشجوی دکتری در دانشگاه دنور، گفت: «تلسکوپ تأیید کرد که این پوستههای گردوغبار واقعی هستند. دادهها همچنین نشان داد که پوستههای گردوغبار با سرعتی ثابت به سمت بیرون حرکت میکنند و تغییرات قابل مشاهدهای را در مدت زمانی بسیار کوتاه نشان میدهند».
لیو جونز، یکی از نویسندگان مقاله و دانشمند در مرکز فناوری نجومی بریتانیا در ادینبورگ، افزود: «دیدن حرکت واقعی این پوستهها در زمان واقعی بین مشاهدات وب که تنها ۱۳ ماه از هم فاصله داشتند، واقعاً شگفتانگیز است».
اخترشناسان ستارههای WC دیگری را نیز مشاهده کردهاند که حلقههای گردوغبار تولید میکنند، اما WR ۱۴۰ از همه آنها پیشی گرفته است. پژوهشگران دریافتند که WR ۱۴۰ طی صدها هزار سال، دهها هزار حلقه گردوغبار تولید خواهد کرد.
مشاهدات مادون قرمز میانی برای این تحلیل بسیار حیاتی هستند، زیرا گردوغبار در این سامانه نسبتاً سرد است. مشاهدات در مادون قرمز نزدیک و نور مرئی تنها حلقههایی را نشان میدهند که نزدیک به ستاره هستند. راین لاو، یکی از نویسندگان و اخترشناس در NOIRLab، گفت: «این جزئیات باور نکردنی به ما امکان میدهد تقریباً تا روز دقیق، زمان تشکیل گردوغبار را مطالعه کنیم».
