Nye observasjoner av Telescópio Espacial James Webb har gitt den mest detaljerte visningen til nå av interiøret til Nebulosa og Hélice, en av de mest ikoniske og studerte himmelobjektene. Bildene, tatt med Câmera av
Ligger omtrent 650 lysår unna i stjernebildet Aquário, Nebulosa av Hélice, også katalogisert som NGC 7293, er en planetarisk tåke. Este type objekt er ikke relatert til planeter; navnet kommer fra dets avrundede, uklare utseende når det observeres med eldre teleskoper. Ela representerer de ytre lagene av en stjerne som har blitt kastet ut i verdensrommet mens kjernen har kollapset for å danne en hvit dverg, synlig som en lys flekk i midten.
Webbs evne til å observere ved infrarøde bølgelengder gjør at den kan trenge gjennom de tette støvskyene som skjuler synet i synlig lys. Resultatet er et tydelig kart som avslører det dynamiske samspillet mellom den intense strålingen fra den sentrale hvite dvergen og materialet som omgir den, en prosess som er grunnleggende for resirkulering av kjemiske elementer i kosmos.
Hva infrarødt syn avslører
Telescópio James Webb-teknologien er spesielt egnet for å studere objekter som Nebulosa og Hélice. Støvet og den kalde gassen som utgjør mye av strukturen, avgir ikke mye synlig lys, men de skinner sterkt i det infrarøde. NIRCam kan kartlegge distribusjonen av molekylært hydrogen, en nøkkelingrediens for dannelsen av nye stjerner og planeter, som forblir usynlig for optiske teleskoper som Hubble. Essa infrarød visning avslører delikate filamenter, tette klumper og hulrom skåret ut av den sentrale hvite dvergens stjernevinder. De forskjellige fargene i det behandlede bildet tilsvarer forskjellige filtre som isolerer utslippet av forskjellige atomer og molekyler, slik at astronomer kan analysere temperaturen, tettheten og den kjemiske sammensetningen til hver region av tåken med en presisjon som aldri før er oppnådd, og transformerer objektet til et ekte kosmisk laboratorium.
Kometlignende strukturer
Et av de mest fascinerende aspektene som avsløres av de nye bildene, er klarheten til de tusenvis av små gassklumpene, kjent som «kometknuter». Essas-strukturer, som ser ut som kometer med lyse hoder og svake haler, var allerede kjent, men Webb viser dem i ekstraordinære detaljer. Cada-noden er tettere enn den omkringliggende gassen og har en størrelse som kan sammenlignes med vår Sistema Solar. Acredita antas å ha dannet seg da kjøligere, tettere materiale, kastet ut av stjernen i sine siste røde kjempestadier, ble truffet av den raske, varme stjernevinden som ble sendt ut av den nydannede hvite dvergen.
Ultrafiolett stråling fra den sentrale stjernen lyser opp “hodene” til noder som vender mot den, og får dem til å skinne sterkt. Samtidig skyver denne strålingen og stjernevinden det mindre tette materialet vekk, og danner haler som strekker seg radielt utover, som om de var kosmiske vindsekker som indikerer retningen på energistrømmen. Å studere disse nodene i detalj hjelper forskerne å forstå fysikken i samspillet mellom varmt plasma og kald gass, et vanlig fenomen i mange områder av astrofysikk, fra stjernedannelse til galaksehoper.
Et kosmisk kjemilaboratorium
Webb-bildene fungerer som et kjemisk kart over tåken. Områder som vises i blå nyanser indikerer tilstedeværelsen av ionisert gass, oppvarmet til tusenvis av grader av den intense strålingen fra den hvite dvergen.
Regioner med oransje og røde toner, spesielt i den ytre ringen av tåken, avslører tilstedeværelsen av kjøligere molekylært hydrogen. Det er i disse mer beskyttede og tette områdene kosmisk støv og mer komplekse molekyler kan dannes og overleve.
Disse observasjonene bekrefter at planetariske tåker er miljøer rike på organisk kjemi. Dataene antyder tilstedeværelsen av polysykliske aromatiske hydrokarboner (PAH), karbonbaserte molekyler som anses som byggesteiner for mer komplekse forbindelser, inkludert livets forløpere.
Sammenligning med tidligere teleskoper
Den nye visningen av Nebulosa fra Hélice representerer et kvalitativt sprang sammenlignet med tidligere observasjoner. Telescópio Espacial Hubble, som hovedsakelig opererte i synlig og ultrafiolett lys, tok ikoniske bilder av tåken, men utsikten var begrenset av støv, og viste for det meste ionisert gass nærmest den sentrale stjernen.
Telescópio Espacial Spitzer, som ble observert i det infrarøde, oppdaget tilstedeværelsen av støv og molekyler, men hadde ikke den romlige oppløsningen til Webb. Spitzer-bildene var mer uskarpe, noe som gjorde det umulig å skille de fine strukturene som nå er tydelig synlige.
James Webb kombinerer det beste fra begge verdener: infrarød følsomhet for å se kaldt materiale og støv, og eksepsjonell vinkeloppløsning som konkurrerer med og til og med overgår Hubble ved visse bølgelengder. Essa-kombinasjonen gjør det for første gang mulig å koble fysiske strukturer direkte med deres kjemiske sammensetning i liten skala.
På denne måten kan astronomer nå studere hele syklusen av materiale, fra dets utstøting fra stjernen til dets eventuelle spredning og inkorporering i en ny generasjon stjernesystemer, alt innenfor et enkelt, spektakulært kosmisk objekt.
Den fantastiske livssyklusen vises
Nebulosa av Hélice er et klassisk eksempel på skjebnen som venter stjerner med en masse som ligner på vår Sol. Após går tom for hydrogen i kjernen, stjernen utvider seg til å bli en rød gigant. I sluttfasen blir den ustabil og pulserer, og driver de ytre lagene av gass og støv ut i verdensrommet. Esse utstøtt materiale danner det ekspanderende skallet vi ser som en planetarisk tåke.
Stjernens gjenværende kjerne, nå blottlagt, er en ekstremt varm og tett hvit dverg. Sua sterk ultrafiolett stråling lyser opp den utviste gassen, og får den til å lyse med fluorescens. Det kosmiske skuet Este er relativt kort, og varer bare noen få titusenvis av år før tåken forsvinner inn i det interstellare mediet, og beriker den med tyngre grunnstoffer som karbon og nitrogen, som ble syntetisert i den opprinnelige stjernen.
Dimensjoner og plassering på himmelen
Til tross for det eteriske utseendet, er Nebulosa sin Hélice enorm. Seus totale diameter spenner over omtrent fire lysår, men hovedstrukturen som er synlig i Webb-bildene er omtrent et lysår på tvers. Suas nærhet til Terra gjør at den har en stor tilsynelatende størrelse på himmelen, nesten halvparten av diameteren til hele Lua, selv om den er for svak til å ses med det blotte øye. Essas kombinasjon av nærhet og størrelse gjør den til et ideelt mål for detaljerte studier av stjernenes evolusjon og fysikken til det interstellare mediet.
Implikasjoner for astrofysikk
Nebulosas detaljerte observasjoner av Hélice har implikasjoner som går utover studiet av døende stjerner. Elas fungerer som en fysisk modell for å teste teorier om væske- og plasmadynamikk under ekstreme forhold, som er vanskelige å replikere i laboratorier ved Terra. Måten stjernevinder former den omkringliggende gassen og skaper strukturer som kometiske knuter er analog med prosesser som skjer i mye større skalaer, for eksempel i vindene som kommer fra hele galakser. Além Videre, ved å kartlegge dannelsen av komplekse molekyler i et strålingsrikt miljø, kan forskere bedre forstå hvordan ingrediensene for liv kan ha oppstått og spredt over galaksen. Data fra Webb lar oss kalibrere modeller av stjerneutvikling med enestående presisjon, og hjelper til med å forutsi fremtiden til vår egen Sol og å forstå materiesyklusen som gjør universet til et dynamisk og stadig fornyende sted.
Neste trinn i forskningen
NIRCam-bilder er bare begynnelsen. Astronomer planlegger å bruke andre Webb-instrumenter, for eksempel MIRI (Infravermelho Médio Instrument), for å utføre spektroskopi av tåken. Essa-teknikken lar lys brytes ned i komponentfargene, og avslører de kjemiske “fingeravtrykkene” til spesifikke molekyler, deres temperatur og tetthet.
Med disse tilleggsdataene vil det være mulig å lage en enda mer komplett tredimensjonal modell av Nebulosa og Hélice. Kombinasjonen av høyoppløselig bildebehandling og detaljert spektroskopi lover å låse opp mange av de gjenværende mysteriene om hvordan stjerner frø universet med elementene som er avgjørende for dannelsen av nye verdener.