Grupa gwiazd WL 20 zlokalizowana jest w obszarze gwiazdotwórczym Rho Ophiuchi, sfotografowana tutaj przez należący do NASA już wycofany Kosmiczny Teleskop Spitzera. Region ten, położony w pobliżu gwiazdozbiorów Skorpiona i Wężownika, znajduje się około 407 lat świetlnych od Ziemi.
Źródło: NASA-JPL/Caltech
Używając Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba’S MIRIastronomowie odkryli, że WL 20S, wcześniej uważana za gwiazdę pojedynczą, w rzeczywistości jest układem bliźniaczym.
Dalsze obserwacje wg ALMA ujawniło obecność dysków gazowych i pyłowych wokół obu gwiazd, wskazując na ciągłe powstawanie planet i dostarczając nowego wglądu w cykle życia gwiazd.
Astronomowie doznali niedawno dużej niespodzianki od należącego do NASA Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba, kiedy skierowali obserwatorium w stronę grupy młodych gwiazd zwanych WL 20. Region był badany od lat 70. XX wieku za pomocą co najmniej pięciu teleskopów, ale wymagała to niespotykanej dotąd rozdzielczości Webba i specjalistycznych instrumentów ujawnić, że to, co badacze od dawna uważali za jedną z gwiazd, WL 20S, w rzeczywistości jest parą, która powstała około 2 do 4 milionów lat temu.
Koncepcja artysty przedstawia dwie młode gwiazdy zbliżające się do końca swojego formowania. Wokół gwiazd znajdują się dyski pozostałego gazu i pyłu, z których mogą powstawać planety. Dżety gazu wystrzeliwują z północnego i południowego bieguna gwiazd. Źródło: US NSF/NSF NRAO/B. Saxtona
Odsłonięcie bliźniaków z MIRI
Odkrycia dokonano za pomocą instrumentu średniej podczerwieni (MIRI) Webba i zaprezentowano niedawno na 244. spotkaniu Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego. MIRI odkryło również, że bliźniaki mają pasujące strumienie gazu płynące w przestrzeń kosmiczną z ich biegunów północnego i południowego.
„Szczęki nam opadły” – powiedziała astronom Mary Barsony, główna autorka nowego artykułu opisującego wyniki. „Po dziesięcioleciach studiowania tego źródła wydawało nam się, że znamy je całkiem dobrze. Ale bez MIRI nie wiedzielibyśmy, że to dwie gwiazdy ani że te dżety istnieją. To naprawdę zadziwiające. To tak, jakby mieć zupełnie nowe oczy.”
Zdjęcie kompleksu chmur Rho Ophiuchi, najbliższego Ziemi obszaru gwiazdotwórczego. Jest to stosunkowo mały, cichy, gwiezdny żłobek, ale nie można go poznać z chaotycznego zbliżenia Webba. Dżety wystrzeliwane z młodych gwiazd przecinają zdjęcie, uderzając w otaczający je gaz międzygwiazdowy i oświetlając wodór cząsteczkowy, pokazany na czerwono. Niektóre gwiazdy ukazują charakterystyczny cień dysku okołogwiazdowego, pozostałości przyszłych układów planetarnych. Źródło: NASA, ESA, CSA, STScI, Klaus Pontoppidan (STScI)
Zaskakujące odkrycia ALMA
Zespół spotkał kolejną niespodziankę, gdy dodatkowe obserwacje przeprowadzone przez Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), grupę ponad 60 anten radiowych w Chile, ujawniły, że dyski pyłu i gazu otaczają obie gwiazdy. Biorąc pod uwagę wiek gwiazd, możliwe jest, że w tych dyskach powstają planety.
Łączne wyniki wskazują, że gwiazdy bliźniacze zbliżają się do końca tego wczesnego okresu swojego życia, co oznacza, że naukowcy będą mieli okazję dowiedzieć się więcej o tym, jak gwiazdy przechodzą z młodości w dorosłość.
„Moc tych dwóch teleskopów razem jest naprawdę niesamowita” – powiedział Mike Ressler, naukowiec projektu w MIRI w NASAJet Propulsion Laboratory i współautor nowego badania. „Gdybyśmy nie widzieli, że są to dwie gwiazdy, wyniki ALMA mogłyby wyglądać jak pojedynczy dysk ze szczeliną pośrodku. Zamiast tego mamy nowe dane na temat dwóch gwiazd, które wyraźnie znajdują się w krytycznym momencie swojego życia, kiedy procesy, które je utworzyły, wygasają”.
Powyższe zdjęcie grupy gwiazd WL 20 łączy dane z teleskopu Webba należącego do NASA, Atacama Large Millimeter/submilimeter Array i instrumentu średniej podczerwieni. Dżety gazu emanujące z biegunów bliźniaczych gwiazd wydają się niebieskie i zielone; dyski pyłu i gazu otaczające gwiazdy są różowe.
Źródło: amerykański NSF; NSF NRAO; ALMA; NASA/JPL-Caltech; B. Saxtona
Gwiezdne Jety
WL 20 znajduje się w znacznie większym, dobrze zbadanym obszarze gwiazdotwórczym droga Mleczna galaktyka zwana Rho Ophiuchi, masywna chmura gazu i pyłu oddalona o około 400 lat świetlnych od Ziemi.
W rzeczywistości WL 20 jest ukryta za grubymi obłokami gazu i pyłu, które blokują większość światła widzialnego (długości fal wykrywane przez ludzkie oko) tamtejszych gwiazd. Webb wykrywa nieco dłuższe fale, zwane podczerwień, które mogą przechodzić przez te warstwy. MIRI wykrywa najdłuższe fale podczerwone spośród wszystkich instrumentów na Webbie, dzięki czemu jest dobrze przygotowany do obserwacji zasłoniętych obszarów gwiazdotwórczych, takich jak WL 20.
Fale radiowe często przenikają również przez pył, chociaż mogą nie wykazywać tych samych właściwości, co światło podczerwone. Dyski gazu i pyłu otaczające dwie gwiazdy w WL 20S emitują światło w zakresie, który astronomowie nazywają submilimetrem; one również przenikają przez otaczające chmury gazu i zostały zaobserwowane przez ALMA.
Te cztery zdjęcia przedstawiają układ gwiazd WL 20 widziany przez (od lewej) należący do NASA teleskop na podczerwień w Obserwatorium Mauna Kea, 5,0-metrowy teleskop Hale w Obserwatorium Palomar, teleskop Keck II, należący do NASA teleskop Webb i Wielki Atacama Tablica milimetrowa/submilimetrowa.
Źródło: amerykański NSF; NSF NRAO; ALMA; NASA/JPL-Caltech; B. Saxtona; Carnegie/Caltech
Jednak naukowcy mogliby z łatwością zinterpretować te obserwacje jako dowód na istnienie pojedynczego dysku ze szczeliną, gdyby MIRI nie zaobserwował również dwóch dżetów gwiazdowych. Dżety gazu składają się z jonów, czyli pojedynczych atomów z oderwaną częścią elektronów, które promieniują w zakresie średniej podczerwieni, ale nie submilimetrowej. Tylko instrument na podczerwień o rozdzielczości przestrzennej i widmowej, taki jak MIRI, mógł je zobaczyć.
ALMA może także obserwować obłoki pozostałej materii formacyjnej wokół młodych gwiazd. Złożone z całych cząsteczek, takich jak tlenek węgla, te chmury gazu i pyłu emitują światło o dłuższych falach. Brak tych obłoków w obserwacjach ALMA pokazuje, że gwiazdy są już poza początkową fazą formowania.
„To niesamowite, że ten region wciąż może nas tak wiele nauczyć na temat cyklu życia gwiazd” – powiedział Ressler. „Jestem podekscytowany możliwością zobaczenia, co jeszcze ujawni Webb”.
Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba
Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST), często okrzyknięty następcą teleskopu Kosmiczny teleskop Hubble, stanowi ogromny krok naprzód w naszych możliwościach obserwacji wszechświata. Wystrzelony 25 grudnia 2021 roku JWST jest największym i najpotężniejszym teleskopem kosmicznym, jaki kiedykolwiek zbudowano, zaprojektowanym tak, aby zaglądać w kosmos głębiej niż kiedykolwiek wcześniej. Działa głównie w zakresie widma podczerwonego, co pozwala mu patrzeć przez kosmiczny pył i gaz, aby badać powstawanie gwiazd i galaktyk, obserwować planety wokół odległych gwiazd i badać najwcześniejsze galaktyki we wszechświecie.
To niezwykłe obserwatorium powstało w wyniku wspólnego wysiłku kierowanego przez NASA przy znaczącym udziale NASA Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) i Kanadyjska Agencja Kosmiczna (CSA) mają na celu rozwikłanie tajemnic naszego Układu Słonecznego, poznanie egzoplanet z nowymi szczegółami oraz zrozumienie struktury i pochodzenia naszego wszechświata.
