Volf-Raiet 124(VR 124): Zvezda u tranziciji

Volf-Rajeove zvezde su redak uvod u završni čin masivnih zvezda: supernovu.

Na snimku ST Džejms Veb karakterističan oreol gasa i prašine uokviruje Volf-Raiet zvezdu VR 124 i sija u infracrvenom svetlu, prikazujući grumenastu strukturu i istoriju izbacivanja njene mase u epizodama. Slika predstavlja poprište predstojeće „smrti“ zvezde ali i uvid u nove početke Volf-Raietovih zvezda. U turbulentnim maglinama koje okružuju ove vrste zvezda formira se kosmička prašina sastavljena od teških elemenata, gradivnih blokova modernog univerzuma, uključujući život na Zemlji.

U jednom od prvih posmatranja moćnim infracrvenim instrumentima u junu 2022. Veb pokazuje zvezdu, VR 124 sa neviđenim detaljima. Zvezda se nalazi u sazvežđu Strelca. Udaljena je 15.000 svetlosnih godina.

Masivne zvezde žure kroz svoj životni ciklus, a samo neke prolaze kroz kratku Volf-Rajetovu fazu pre nego što postanu supernove. Volf-Rajeove zvezde su u procesu odbacivanja svojih spoljašnjih slojeva, što rezultira njihovim karakterističnim oreolima gasa i prašine. Zvezda VR 124 je 30 puta veća od mase Sunca i do sada je izbacila ekvivalent od 10 sunčevih masa. Stara je nešto više od 8 miliona godina. Kako se izbačeni gas udaljava od zvezde i hladi, kosmička prašina se formira i sija u infracrvenom svetlu koje Veb detektuje.

Poreklo kosmičke prašine koja može preživeti eksploziju supernove i doprineti ukupnom „budžetu prašine“ univerzuma je od velikog interesa za astronome iz više razloga. Prašina je sastavni deo funkcionisanja univerzuma: skriva zvezde koje se formiraju od drugih već formiranih, gomila se i omogućava formiranje planeta i služi kao platforma za formiranje i zgrušavanje molekula – uključujući gradivne blokove života na Zemlji. Uprkos ovim ulogama prašine je još uvek više u univerzumu nego što sadašnje teorije o njenom formiranju mogu da objasne. Univerzum radi sa suficitom budžeta prašine.

Kosmička prašina se najbolje posmatra u infracrvenim talasnim dužinama svetlosti pa Veb otvara nove mogućnosti za proučavanje detalja. Vebova blisko-infracrvena kamera (NIRCam) balansira osvetljenost zvezdanog jezgra VR 124 i grumenaste detalje u manjoj količini okolnog gasa.

Srednji infracrveni instrument teleskopa (MIRI) otkriva zgrudanu strukturu magline od gasa, prašine i izbačenog materijala koji okružuje zvezdu. Pre Veba nije bilo dovoljno detaljnih informacija da se istraži nastanak prašine u okruženjima kao što je VR 124, i da li su zrna prašine bila dovoljno velika i obilna da prežive supernovu i postanu značajan doprinos ukupnom budžetu prašine. Sada se ta pitanja mogu istražiti sa stvarnim podacima.

Zvezde kao što je VR 124 služe kao analog da pomognu da se razume ključni period u ranoj istoriji univerzuma. Slične umiruće zvezde su mladi univerzum prvo zasejale teškim elementima iskovanim u njihovim jezgrima - elementima koji su sada uobičajeni u sadašnjoj eri, uključujući i Zemlju.

Sl.1. VR 124 (NIRCam i MIRI kompozitna slika)

Kompozitna slika ST Džejmes Veb kombinuje blisku infracrvenu i srednju infracrvenu talasnu dužinu svetlosti. Karakteristični difrakcijski šiljci zvezde na snimku bliske infracrvene kamere (NIRCam), uzrokovani su fizičkom strukturom samog teleskopa. NIRCam balansira sjaj zvezde sa slabijim gasom i prašinom koji je okružuju, dok srednji infracrveni instrument (MIRI) otkriva strukturu magline.

Pozadinske zvezde i pozadinske galaksije proviruju kroz maglinu gasa i prašine izbačenih iz stare masivne zvezde. Oblak se prostire na 10 svetlosnih godina. Istorija prošlih epizoda izbačene mase zvezde može se pročitati u strukturi magline. Maglina se formira od nasumičnih, asimetričnih izbacivanja. Svetle nakupine gasa i prašine kao punoglavci plivaju prema zvezdi, sa repovima koji izviru iza njih, odnešeni zvezdanim vetrom.

Slika kombinuje različite filtere sa oba Veb instrumenta, sa crvenom bojom kojaodgovara talasnim dužinama od 4,44, 4,7, 12,8 i 18 mikrona (F444V, F470N, F1280V, F1800V), zelenom do 2,1, 3,35 mikrona i 11F F335M, F1130V), i plava do 0,9, 1,5 i 7,7 mikrona (F090V, F150V, F770V).

Sl.2. Poznato je da su Volf-Rajetove zvezde efikasni proizvođači prašine. Srednji infracrveni instrument (MIRI) to pokazuje sa velikim efektom. Hladnija kosmička prašina sija na dužim srednjim infracrvenim talasnim dužinama, prikazujući strukturu magline VR 124. Maglina široka 10 svetlosnih godina je napravljena od materijala nasumično izbačenog sa stare zvezde i od prašine nastale u naknadnim turbulencijama. Ova faza gubitka mase prethodi eventualnoj eksploziji supernove, kada nuklearna fuzija u jezgru zvezde prestane i pritisak gravitacije prouzrokuje da se ona uruši u sebe i zatim eksplodira. Veb će pomoći da se istraži koliko prašine zvezde stvaraju pre nego što eksplodiraju kao supernova, i koliko te prašine ima dovoljno da preživi eksploziju i nastavi da služi kao gradivni blok budućih zvezda, planeta i složenih molekula.

Na ovoj slici crvena boja odgovara talasnim dužinama od 12,8 i 18 mikrona (F1280V, F1800V), zelena do 11,3 mikrona (F1130V), a plava do 7,7 mikrona (F770V).

Slika1. 22,94MB https://stsci-opo.org/STScI-01GTYAME8Q4353E2WQQH2965S5.png

Izvor: https://webbtelescope.org/.../news.../2023/news-2023-111...

SVE JE FIZIKA Miša Bracić