Kozmikus évgyűrűk a James Webb-űrteleszkóp felvételén

A fák évgyűrűire emlékeztet az a porból álló ismétlődő, koncentrikus jellegű alakzat, amelyet a Wolf-Rayet 140 jelű, 5300 fényévre lévő csillag körül örökített meg a Webb-űrteleszkóp MIRI műszere, infravörös tartományban. A friss felvételen legalább 17 (egyik oldalon hiányos) gyűrű látható, a korábbi felvételek e rendszerről csupán 2 ilyen gyűrűt mutattak.

A Wolf-Rayet 140 egy olyan, fiatal és idős csillagból álló pár, amelynek tagjai egymás körül keringenek, 8 éves periódussal. Mindkét csillag az O-típusba tartozott születésekor, ezek a csillagok igen nagy tömegűek és forróak. Az egyik csillagból kiáramló gázok a két csillag keringése során rendre összeütköznek a másikból kiáramlóval, és ennek eredményeként alakul ki a koncentrikus, ismétlődő mintázat.

A Webb-űrteleszkóp MIRI műszere az infravörös tartomány hosszabb hullámhosszait látja, ez pedig azt teszi lehetővé, hogy a kevésbé forró objektumokat is megfigyelhessük rajta keresztül. Ilyenek a most megörökített gyűrűk is. A MIRI emellett a gyűrűk színképét is meg tudta vizsgálni, ez pedig igazolta, hogy azokat egy Wolf-Rayet csillag hozta létre.

A Wolf-Rayet csillag O-típusú csillagként kezdi életét, és tömege legalább 25-ször nagyobb, mint a Napé, s ez azt is jelenti, hogy a csillagléte végén összeroskadva valószínűleg fekete lyukká alakul majd. A most vizsgált pár egyik fele tartozik e típusba, és a fokozódó forróságának köszönhetően elképesztően erős csillagszele hatalmas mennyiségű gázt sodor le a csillagról, ami aztán porrá alakul. A becslések szerint e csillag már tömegének több mint felét leadta e kozmikus fogyókúra során.

A csillagok leggyakoribb összetevője a hidrogén azonban önmagában képtelen porrá alakulni. Azonban, mivel a Wolf-Rayet csillag rendkívül nagy mennyiségű anyagot dob le magáról, ezzel a hidrogén mellett más elemek is távoznak belőle, olyanok, amelyek egyébként a csillag mélyén képződnek, mint például a szén. Ezek az elemek lehűlnek, ahogy távolodnak a csillagtól, majd ott, ahol a két csillag csillagszele összetalálkozik, mintha csak kenyértésztát dagasztó kéz volna, összenyomják e gázokat.

Más Wolf-Rayet rendszerek is hoznak létre port, ám egy sem olyan „évgyűrű” formájú, mint ez a kettős. E különös megjelenés annak köszönhető, hogy a páros Wolf-Rayet csillaga elnyúlt pályán kering, ugyanis a körpályán keringő Wolf-Rayet párosok folyamatosan állítják elő a port.

A különös rendszert a Nature Astronomy folyóiratban mutatta be és vesézte ki annak tulajdonságait egy nagy, nemzetközi kutatócsoport. A kutatók arra jutottak, hogy a Wolf-Rayet 140 szele kisöpörte a csillagok környezetéből a maradvány anyagokat is, s ennek köszönhető, hogy a gyűrűk olyan szépen megőrzik az eredeti felépítésüket. Minden valószínűség szerint ennél is több gyűrű veheti körbe a rendszert, ám azok távolodásuk során már annyira felhígultak, hogy a James Webb-űrteleszkóp sem képes észlelni őket. A kutatók modellezték is a két csillag együttműködéséből kialakuló gyűrűk születését, ezt fentebb a videóban láthatjuk.

Bár a Wolf-Rayet csillagok egészen egzotikusnak tűnhetnek, ám a csillag- és bolygókeletkezésben is szerepük van, az e rendszerekből származó anyagok, amelyeket e csillagok kisöpörnek, összegyűlhetnek a rendszerek környezetében, s összesűrűsödve új csillag születhet belőlük. Vannak arra vonatkozó bizonyítékok, hogy a Nap is egy ilyen Wolf-Rayet csillag hatására születhetett meg. A Webb-űrteleszkóp MIRI spektroszkópja segítségével most bizonyítani lehetett azt is, hogy e csillagok szénben gazdag port produkálnak. Ráadásul úgy tűnik, hogy ez a por képes túlélni az űr viszontagságait, és így hozzájárulni a később születő csillagok és bolygók anyagához.

A Wolf-Rayet csillagokkal kapcsolatosan egy ellentmondás is fennáll: a becslések szerint legalább néhány ezer ilyen csillagnak kellene lenni a galaxisunkban, ám csupán 600-at sikerült találni. Ezek a csillagok ugyan igen rövid életűek, ám ennek ellenére is fontosak a porgyártásuk okán. Remélhetőleg a James Webb-űrteleszkóp segítségével sokkal többet megtudhatunk majd róluk!