وب برای اولین بار چهار پوستهٔ گرد و غبار «مارپیچ» در آپپ را نشان داد؛ دورهٔ طولانی را محدود می‌کند
تصویر A: ولف‌رت آپپ (تصویر MIRI)
تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا، نخستین تصویری از این نوع را ارائه داد: تصویری واضح در مادون‌قرمز میانی از سیستمی شامل چهار مارپیچ سرپهن گرد و غبار، که یکی پس از دیگری به‌دقت در همان الگو گسترش می‌یابد. (پوستهٔ چهارم تقریباً شفاف است و در حاشیهٔ تصویر وب دیده می‌شود.) مشاهدات پیش از وب تنها یک پوسته را تشخیص دادند و اگرچه وجود پوسته‌های بیرونی پیش‌بینی شده بود، جستجوها با تلسکوپ‌های زمینی قادر به کشف آن‌ها نبودند. این پوسته‌ها طی ۷۰۰ سال گذشته توسط دو ستارهٔ ولف‌رت پیری در سامانه‌ای به نام آپپ، که به خدای آشوب مصری اشاره دارد، منتشر شده‌اند.
تصویر وب همراه با چندین سال داده‌های تلسکوپ بزرگ جنوبی (VLT) متعلق به رصدخانهٔ اروپایی جنوبی در شیلی، زمانبندی نزدیک شدن هر دو ستاره را به‌دقت مشخص کرد: یک بار هر ۱۹۰ سال. در هر یک از این مدارهای فوق‌العاده طولانی، آن‌ها به‌مدت ۲۵ سال به‌صورت نزدیک عبور می‌کنند و گرد و غبار تولید می‌نمایند.
وب همچنین تأیید کرد که در این سامانه سه ستاره به‌صورت گرانشی به یکدیگر پیوسته‌اند. گرد و غباری که توسط دو ستارهٔ ولف‌رت پرتاب می‌شود، توسط ستارهٔ سوم، یک ابرغول عظیم، «قاطع» می‌شود؛ این ستاره از مدار گسترده‌اش به هر ابرگردان گسترش‌دهندهٔ گرد و غبار سوراخ می‌برد. (در تصویر وب، هر سه ستاره به‌صورت یک نقطهٔ روشن واحد نشان داده شده‌اند.)
«نگاه کردن به مشاهدات جدید وب، همانند قدم زدن به داخل یک اتاق تاریک و روشن کردن چراغ بود – تمام چیزها به وضوح نمایان شد»، یینوو هان، نویسندهٔ اصلی مقاله‌ای نو در مجلهٔ فیزیک ستاره‌ای (The Astrophysical Journal) و پژوهشگر پسدکتورا در کالتک، پاسادنا، کالیفرنیا، اظهار داشت. «در تصویر وب گرد و غبار در همه‌جا حضور دارد و تلسکوپ نشان می‌دهد که عمدتاً به شکل ساختارهای تکراری و قابل پیش‌بینی آزاد شده‌اند». مقالهٔ هان همزمان با انتشار مقالهٔ رایان وایت در همان مجله، دانشجوی دکتری در دانشگاه مک‌کواری در سیدنی، استرالیا، منتشر شد.
هان، وایت و همکارانشان مدار ستاره‌های ولف‌رت را با ترکیب اندازه‌گیری‌های دقیق موقعیت حلقه از تصویر وب و سرعت گسترش پوسته‌ها که از مشاهدات VLT طی هشت سال به‌دست آمده بود، دقیق‌تر کردند.
«این سامانه منحصربه‌فرد است و دورهٔ مداری فوق‌العاده نادر دارد»، وایت گفت. «دورهٔ بعدی که برای یک باینری ولف‌رت غبارآلود طولانی‌ترین است، حدود ۳۰ سال می‌باشد. اکثر باینری‌ها دوره‌های بین دو تا ده سال دارند.»
زمانی که دو ستارهٔ ولف‌رت به‌یکدیگر نزدیک می‌شوند و عبور می‌کنند، بادهای قدرتمند ستاره‌ای آن‌ها تصادم کرده و مخلوط می‌شوند و انبوهی از گرد و غبار غنی از کربن را برای یک دورهٔ ۲۵ ساله به‌صورت پیوسته تولید و پرتاب می‌کنند. در سامانه‌های مشابه، گرد و غبار تنها طی چند ماه به‌سر می‌برد، مانند پوسته‌ها در ولف‌رت ۱۴۰.
درگیری سرعتی بالا
ستاره‌های تولیدکنندهٔ گرد و غبار ولف‌رت در آپپ به‌دقت یک سفر آرام ندارند. آن‌ها با سرعتی شگفت‌انگیز در فضا می‌چرخند و گرد و غبار را با سرعت ۱٬۲۰۰ تا ۲٬۰۰۰ مایل در ثانیه (۲٬۰۰۰ تا ۳٬۰۰۰ کیلومتر در ثانیه) پرتاب می‌کنند.
این گرد و غبار همچنین بسیار چگال است. ترکیب خاص این گرد و غبار دلیل دیگری است که وب توانست خیلی بیشتر را مشاهده کند: عمدتاً از کربن آمورف تشکیل شده است. «دانه‌های گرد و غبار کربنی حتی در فواصل دور از ستاره نیز دمای بالاتری را حفظ می‌کنند»، هان گفت. در حالی که این دانه‌های میکروسکوپی به‌طور استثنایی کوچک، در فضای بیرونی گرم محسوب می‌شوند، نوری که منتشر می‌کنند نیز بسیار ضعیف است؛ به همین دلیل فقط از فضا و با ابزار MIRI (ابزار مادون‌قرمز میانی) وب می‌توانند تشخیص داده شوند.
برش گرد و غبار
برای یافتن سوراخ‌هایی که ستارهٔ سوم مانند چاقویی در میان گرد و غبار ایجاد کرده است، به نقطهٔ مرکزی نور نگاه کنید و شکل V را از حدود ساعت ۱۰ تا ساعت ۲ دنبال کنید. «حفره تقریباً در همان مکان در هر پوسته قرار دارد و شبیه یک قیف به‌نظر می‌رسد»، وایت اظهار کرد.
«وقتی محاسبات به‌روزرسانی‌شده را در شبیه‌سازی‌های خود دیدم، شگفت‌زده شدم»، او گفت. «وب برای ما «اسلحه داغ» را فراهم کرد تا ثابت شود ستارهٔ سوم به‌صورت گرانشی به این سامانه متصل است». پژوهشگران از زمان مشاهدهٔ پوستهٔ درونی‌ترین و روشن‌ترین با VLT در سال ۲۰۱۸ از وجود ستارهٔ سوم آگاهی داشتند، اما مشاهدات وب به یک مدل هندسی به‌روز منجر شد که این ارتباط را قطعی کرد. (برای دیدن سامانه به صورت سه‌بعدی، تجسم زیر را ببینید.)
ویدیو A: تجسم ولف‌رت آپپ
«ما با وب چندین راز را حل کردیم»، هان گفت. «راز باقی‌مانده، مسافت دقیق ستارگان از زمین است که برای آن نیاز به مشاهدات آینده خواهد بود.»
آیندهٔ آپپ
دو ستارهٔ ولف‌رت در ابتدا بیشتر از هم‌نشین ابرغولشان جرم داشتند، اما بیشتر جرم خود را از دست دادند. به‌نظر می‌رسد هر دو ستارهٔ ولف‌رت دارای جرمی بین ۱۰ تا ۲۰ برابر وزن خورشید هستند، در حالی که ابرغول حدود ۴۰ یا ۵۰ برابر جرم خورشید دارد.
در نهایت، ستاره‌های ولف‌رت به‌صورت ابرنواختر منفجر می‌شوند و محتویاتشان را به‌سرعت به فضا می‌پراکنند. هریکدام ممکن است یک پرتو گاما ساطع کنند که یکی از قدرتمندترین رویدادهای کیهان است، پیش از آن که احتمالاً به یک سیاه‌چاله تبدیل شوند.
ستاره‌های ولف‌رت در جهان به‌شدت نادرند. تخمین زده می‌شود تنها حدود هزار ستارهٔ ولف‌رت در کهکشان راه شیری، که صدها میلیارد ستارگان دارد، حضور داشته باشند. از میان چند صد باینری ولف‌رت که تاکنون مشاهده شده‌اند، آپپ تنها نمونه‌ای است که دو ستارهٔ ولف‌رت از این نوع را در کهکشان ما دارد — در بیشتر باینری‌ها تنها یک ستارهٔ ولف‌رت وجود دارد.
تلسکوپ فضایی جیمز وب، برترین رصدخانهٔ علمی فضایی جهان است. وب در حال حل رازهای سامانهٔ خورشیدی ماست، به‌دنبال جهان‌های دوردست اطراف ستارگان دیگر می‌گردد و ساختارها و منشأهای مرموز کیهان و جایگاه ما در آن را کشف می‌کند. وب یک برنامهٔ بین‌المللی است که توسط ناسا با مشارکت‌های خود، شامل ESA (آژانس فضایی اروپا) و CSA (آژانس فضایی کانادا)، رهبری می‌شود.
برای اطلاعات بیشتر درباره وب، به لینک زیر مراجعه کنید:
https://science.nasa.gov/webb