กล้องเวบบ์สำรวจเปลือกกังหันฝุ่นอะเพพ
กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ได้ปล่อยภาพอินฟราเรดกลางที่คมชัดแสดงระบบของกังหันฝุ่นที่คดโค้ง 4 วง ซึ่งแต่ละวงขยายออกไปต่อกับอีกวงอย่างแนบเนียน แต่วงที่สี่นั้นเกือบจะโปร่งแสงอยู่ที่ขอบภาพเวบบ์
การสำรวจก่อนยุคเวบบ์ ได้พบเปลือกฝุ่นเพียงแห่งเดียว และในขณะที่สงสัยว่ามีเปลือกส่วนนอกๆ อยู่ แต่การสำรวจหาโดยกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินก็ไม่พบแต่อย่างไร เปลือกฝุ่นเหล่านี้เพิ่งผลักออกมาในช่วง 700 ปีหลังโดยดาวโวล์ฟ-ราเยท์
(Wolf-Rayet stars) อายุมากสองดวงในระบบที่เรียกกันว่า Apep ซึ่งแทนด้วยงูยักษ์เป็นตัวแทนเทพแห่งความโกลาหลของอีจิปต์โบราณ
ภาพจากเวบบ์ร่วมกับข้อมูลตลอดหลายปีที่ได้จากกล้องโทรทรรศน์ใหญ่มาก(Very Large Telescope; VLT) ในชิลีได้ระบุว่าดาวคู่นี้หมุนวนไปรอบอีกวงใช้เวลาทุกๆ 190 ปี ตลอดวงโคจรที่ยาวนานนี้ พวกมันจะเข้าใกล้กันเป็นเวลา 25 ปีและสร้างฝุ่นขึ้นมา เวบบ์ยังยืนยันว่าในระบบนี้มีดาว 3 ดวงที่ยึดเกาะซึ่งกันและกันอยู่ ฝุ่นถูกผลักจากโวล์ฟราเยท์ 2 ดวงที่ถูกเฉือนโดยดาวดวงที่สาม ซึ่งเป็นซุปเปอร์ยักษ์ ซึ่งถากรูเข้าสู่กลุ่มฝุ่นแต่ละก้อนที่กำลังขยายตัวจากวงโคจรที่ไกลออกไป ในภาพเวบบ์ดาวทั้งสามปรากฏเป็นจุดแสงสว่างจุดเดียว
เมื่อตรวจสอบการสำรวจใหม่จากเวบบ์ ก็เหมือนกับการเดินอยู่ในห้องมืดๆ และเปิดหลอดไฟ ทุกๆ อย่างก็ปรากฏขึ้นให้เห็น Yinuo Han ผู้เขียนนำรายงานฉบับใหม่ที่เผยแพร่ใน Astrophysical Journal และนักวิจัยหลังปริญญาเอกที่คัลเทค คาลิฟอร์เนีย ในภาพเวบบ์มีฝุ่นอยู่ทั่วไปหมด และกล้องก็แสดงว่าฝุ่นเกือบทั้งหมดถูกถากออกเป็นโครงสร้างที่ปรากฏซ้ำแบบทำนายได้
งานวิจัยของ Han บังเอิญไปพ้องกับการเผยแพร่รายงานอีกฉบับใน Astrophysical Journal โดย Ryan White นักศึกษาปริญญาเอกที่มหาวิทยาลัยแมกควอรี ในซิดนีย์ ออสเตรเลีย ทั้ง Han, White และผู้เขียนร่วมของพวกเขา ก็ปรับวงโคจรของโวล์ฟราเยท์ทั้งสองให้ถูกต้องมากขึ้น โดยรวมการตรวจสอบตำแหน่งวงแหวนอย่างแม่นยำจากภาพเวบบ์ กับความเร็วของเปลือกในการขยายตัว โดยการสำรวจจาก VLT ตลอด 8 ปี
ภาพจาก VLT ในปี 2018 แสดง Apep หรือ 2XMM J160050.7-514245 ดาวทั้งสามในระบบนี้อยู่ในภาพแม้ว่าดาวโวล์ฟราเยท์ 2 ดวงจะดูเหมือนเป็นจุดแสงจุดเดียวที่ใจกลาง
นี่เป็นระบบแบบที่เป็นอัตลักษณ์ซึ่งมีคาบการโคจรที่พบได้ยากอย่างไม่น่าเชื่อ White กล่าว วงโคจรที่นานที่สุดของระบบคู่โวล์ฟราเยท์ฝุ่นฟุ้งอยู่ที่ 30 ปี เกือบทั้งหมดมีวงโคจรระหว่าง 2 ถึง 10 ปี
เมื่อโวล์ฟราเยท์ 2 ดวงเข้าใกล้กันและสวนทางกัน ลมดวงดาว(stellar wind) ที่รุนแรงของพวกมันจะชนกันและผสมกัน ก่อตัวและสาดกลุ่มฝุ่นที่อุดมด้วยคาร์บอนเป็นเวลา 25 ปี ในระบบที่คล้ายๆ กัน ฝุ่นจะสาดออกมาเมื่อไม่กี่เดือนเท่านั้นอย่างเปลือกที่พบใน WR 140 ส่วน โวล์ฟราเยท์นักผลิตฝุ่นในอะเพพ ก็ไม่ได้โคจรเรื่อยเอื่อยแบบนั้น พวกมันวิ่งผ่านอวกาศและสาดฝุ่นออกมาด้วยความเร็ว 2000 ถึง 3200 กิโลเมตรต่อวินาที
ฝุ่นเหล่านั้นยังหนาทึบมาก องค์ประกอบที่จำเพาะของฝุ่นเป็นอีกสาเหตุที่ช่วยให้เวบบ์สำรวจรายละเอียดได้มากขึ้น เมื่อประกอบด้วยคาร์บอนอสัณฐาน(amorphous carbon) เป็นส่วนใหญ่ Han กล่าวว่า เม็ดฝุ่นคาร์บอนจะเก็บอุณหภูมิได้สูงกว่าแม้พวกมันจะอยู่ห่างจากดาวออกมา ในขณะที่เม็ดฝุ่นจิ๋วมากจะอุ่นในอวกาศ แต่ก็เปล่งแสงออกมาสลัวอย่างมากด้วย ซึ่งเป็นเหตุผลที่เพราะเหตุใดจึงสามารถตรวจจับได้จากอวกาศโดยเครื่องมืออินฟราเรดกลาง(Mid-Infrared Instrument; MIRI) ของเวบบ์
เพื่อที่จะหารูที่ดาวดวงที่สามเฉือน เหมือนกับมีดที่วิ่งผ่านกลุ่มฝุ่น มองหาจุดแสงตรงกลาง และตามรอยรูปร่าง V ที่ประมาณ 10 นาฬิกาจนถึง 2 นาฬิกา ช่องว่างนี้อยู่ในที่เดียวกันในเปลือกแต่ละชั้นและดูเหมือนเป็นกรวย White กล่าว ผมตะลึงไปเลยเมื่อได้เห็นการคำนวณที่ได้จากแบบจำลองเสมือนจริงขอวเรา เวบบ์ให้ร่องรอยเพื่อพิสูจน์ว่าดาวดวงที่สามยึดเกาะด้วยแรงโน้มถ่วงกับระบบนี้
ภาพระบบอะเพพโดย MIRI บนเวบบ์แสดงลูกศรบอกทิศ และรหัสสี กรวยที่ซ้อนทับแสดงตำแหน่งที่ดาวดวงที่สามในระบบเฉือนผ่านเมฆฝุ่น
นักวิจัยทราบเกี่ยวกับดาวดวงที่สามตั้งแต่ที่ VLT ได้สำรวจเปลือกส่วนในสุดสว่างที่สุด และดาวในปี 2018 แต่การสำรวจของเวบบ์นำไปสู่แบบจำลองเรขาคณิตที่อัพเดทขึ้นมา หาจุดเชื่อมโยง Han กล่าวว่า เราไขปริศนาหลายอย่างได้ด้วยเวบบ์ ปริศนาที่ยังเหลืออยู่ก็คือระยะทางที่แม่นยำของระบบแห่งนี้จากโลก ซึ่งยังต้องการการสำรวจในอนาคต
โวล์ฟราเยท์ 2 ดวงเคยมีมวลสูงกว่าซุปเปอร์ยักษ์เพื่อนบ้านของพวกมัน แต่พวกมันได้ทิ้งมวลก๊าซเกือบทั้งหมดออกมา เป็นไปได้ที่โวล์ฟราเยท์ทั้งสองขณะนี้มีมวลระหว่าง 10 ถึง 20 เท่าดวงอาทิตย์ และซุปเปอร์ยักษ์เพื่อนบ้านมีมวลที่ 40 ถึง 50 เท่าดวงอาทิตย์
แต่สุดท้าย ดาวทั้งสองจะระเบิดเป็นซุปเปอร์โนวา ซึ่งจะส่งวัสดุสารของพวกมันออกสู่อวกาศ แต่ละดวงอาจสร้างการปะทุรังสีแกมมาแบบยาว(long gamma-ray burst; การเปล่งรังสีนานกว่า 2 วินาที) ออกมา ซึ่งเป็นเหตุการณ์ที่ทรงพลังที่สุดชนิดหนึ่งในเอกภพ ก่อนที่อาจจะยุบตัวเป็นหลุมดำ
ดาวชนิดโวล์ฟราเยท์เป็นดาวกลุ่มที่ร้อนจัด โดยมีพื้นผิวร้อนกว่าดวงอาทิตย์เกือบ 40 เท่า ดาวชนิดนี้พบได้ยากมากๆ ในเอกภพ โดยประเมินว่ามีเพียงหนึ่งพันดวงในทางช้างเผือกซึ่งโดยรวมแล้วมีดาวอยู่ถึงระดับหลายแสนล้านดวง ในบรรดาระบบคู่โวล์ฟราเยท์ไม่กี่ร้อยแห่งที่สำรวจพบจนถึงตอนนี้ อะเพพเป็นตัวอย่างเพียงระบบเดียวที่มีโวล์ฟราเยท์สองดวงที่พบในทางช้างเผือก ในขณะที่ระบบอื่นพบโวล์ฟราเยท์เพียงดวงเดียว
แหล่งข่าว phys.org :Webb reveals Apep’s four “spiraling” dust shells shaped by Wolf-Rayet stars
ilscience.com : not an artist impression – JWST’s latest image both wows and solves mystery of aging star system
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
