Po desaťročiach ju konečne rozlúštili. Teleskop Jamesa Webba vyriešil záhadu, ktorá zmiatla vedcov

Niektoré hviezdy neslúžia iba ako zdroj svetla. Fungujú aj ako kozmické továrne na materiál, z ktorého neskôr vznikajú nové hviezdy, planéty a potenciálne aj život. Nový výskum teraz priniesol odpoveď na otázku, ktorá astronómov mátala celé desaťročia: akú veľkosť má prach produkovaný extrémne hmotnými hviezdami?

Štúdia publikovaná v časopise The Astrophysical Journal sa zamerala na systém WR 112. Ide o binárnu sústavu obsahujúcu hviezdu typu Wolf–Rayet, teda extrémne horúcu a krátko žijúcu hviezdu v záverečnej fáze vývoja.

Takéto hviezdy spaľujú palivo mimoriadne rýchlo a do okolitého priestoru vyvrhujú obrovské množstvo materiálu prostredníctvom silných hviezdnych vetrov.

Záhada vesmírneho prachu vyriešená

V systéme WR 112 obiehajú dve hviezdy okolo seba a každá z nich produkuje prúd rýchleho plynu. V mieste, kde sa tieto vetry zrážajú, sa plyn stláča a ochladzuje. Atómy sa začnú viazať a vytvárať pevné častice.

Tak vzniká kozmický prach. Tlak žiarenia následne tieto častice vytláča smerom von, pričom sa vytvárajú špirálovité štruktúry pripomínajúce kozmický veterník.

Problém, ktorý vedci riešili, spočíval v rozpore medzi pozorovaniami. Niektoré merania naznačovali, že prachové zrná sú extrémne malé, iné hovorili o časticiach veľkých približne 0,1 mikrometra. Tento nesúlad sa roky nedal uspokojivo vysvetliť.

Tím vedcov preto skombinoval údaje z dvoch špičkových observatórií. Využili infračervené snímky z vesmírneho teleskopu Jamesa Webba a milimetrové pozorovania z observatória Atacama Large Millimeter/submillimeter Array. Každé z týchto zariadení je citlivé na inú časť spektra a tým aj na iný typ prachových častíc.

NSF/AUI NRAO/M. Weiss/Physics.yale.edu

Webbov teleskop dokáže zachytiť teplejší prach a detailne zobrazil špirálové štruktúry okolo WR 112. ALMA je citlivá na chladnejší a spravidla väčší prach. Ak by sa v systéme nachádzalo veľké množstvo väčších zŕn, ALMA by ich zaznamenala výrazným signálom. To sa však nestalo. Práve absencia silného milimetrového signálu bola kľúčovým dôkazom.

Špirálová hviezda skrývala odpoveď

Modelovanie kombinovaných dát ukázalo, že väčšina prachových častíc má veľkosť menšiu ako 1 mikrometer a dominantná populácia sa pohybuje len v niekoľkých nanometroch. Jeden nanometer predstavuje miliardtinu metra. Zároveň sa potvrdila existencia druhej, menšej populácie častíc s veľkosťou približne 0,1 mikrometra. Tento bimodálny model dokázal zosúladiť desaťročia protichodných meraní.

WR 112 patrí medzi najproduktívnejšie prachové továrne svojho druhu. Každý rok vyprodukuje množstvo prachu približne zodpovedajúce trojnásobku hmotnosti Mesiaca. Keďže ide o uhlíkový prach, jeho distribúcia má zásadný význam pre pochopenie toho, ako galaxie hromadia a recyklujú uhlík, základný prvok organickej chémie.

Uhlíkový prach sa časom rozptýli do medzihviezdneho priestoru, kde sa môže stať súčasťou nových molekulárnych oblakov a následne aj planét. Ak dominujú extrémne malé častice, ich správanie pri raste, zhlukovaní alebo prežívaní v náročnom prostredí sa môže výrazne líšiť od väčších zŕn.

Odpoveď na otázku veľkosti prachu tak prináša viac než len vyriešenie starej záhady. Pomáha spresniť modely vývoja galaxií a pochopiť, ako sa základné stavebné prvky života šíria vesmírom. Vedci plánujú podobné kombinované pozorovania aj pri ďalších systémoch typu Wolf–Rayet, aby zistili, či je WR 112 výnimkou alebo pravidlom.

Čítajte viac z kategórie: Novinky