ウェッブ宇宙望遠鏡は、私たちの銀河系にある同心円状の塵の輪に囲まれた連星系、ウォルフ・ライエ 140 の魅惑的な画像を撮影した。
恒星のダストリングは、恒星スケールで木の断面のような外観を呈しています。地球から約5000光年離れたこの系は、ウェッブ衛星によって撮影された画像によってリングの存在が確認され、炭素などの元素が宇宙にどのように拡散しているかについての手がかりが示されました。
ウェッブ画像を調査した天文学者チームは 今月、その分析結果を天体物理学ジャーナルレターズ誌に発表し、メリーランド州ナショナルハーバーで開催中のアメリカ天文学会第245回会議で調査結果を発表した。
「望遠鏡はこれらの塵の殻が本物であることを確認しただけでなく、そのデータは塵の殻が一定の速度で外側へ移動していることを示しており、信じられないほど短い期間で目に見える変化を明らかにしている」とデンバー大学の研究者でこの研究の筆頭著者であるエマ・リーブ氏はNASAの発表で説明した。
ウォルフ・ライエ星は、形成中の超新星です。これらの星は一般的に太陽よりも大きいですが、寿命の終わりを迎えるにつれて急速に質量を失います。最終的に死を迎える際には、明るい超新星爆発を起こし、その物質を宇宙空間に放出します。WR 140に含まれる星のうち、太陽の約10倍の質量を持つウォルフ・ライエ星は1つだけです。
ウェッブ宇宙望遠鏡はこれまでにもウォルフ・ライエ星の画像を撮影しており、2023年には、地球から約1万5000光年離れた、太陽の約30倍の質量を持つ恒星WR 124の鮮明な画像を撮影しました。WR 124のガスと塵の流れは、系の中心星から時速9万3200マイル（時速15万キロメートル）以上の速度で噴出しています。
この恒星系は過去130年間で17個以上の塵の殻を宇宙空間に放出してきました。最も古い塵の殻はもはや検出できないほどに消滅しています。
WR 140 の砲弾は WR 124 の周囲のガスや塵よりも速く移動しており、砲弾は秒速 1,600 マイル (2,600 km/s) を超える速度で膨張しています。
上のアニメーションは、系の中心にある二つの恒星の相互作用によって塵の殻がどのように生成され、放出されるかを示しています。恒星風が衝突し、物質が圧縮されて炭素を豊富に含む塵となり、宇宙空間に放出されます。
塵の生成は、星々が8年周期で公転する間に、数ヶ月かけて一度起こります。つまり、木の年輪の比喩はさらに深く掘り下げられており、下の画像に見えるそれぞれの年輪は、この星系の1周期を表しています。
ウェッブ宇宙望遠鏡は、上の2枚の中間赤外線画像を2022年7月（左）と2023年9月（中央）に撮影しました。拡大された挿入画像（右）からわかるように、塵の殻はわずか14ヶ月でかなり外側に広がっています。
「この系の塵は非常に冷たいため、中間赤外線観測はこの分析にとって極めて重要です。近赤外線と可視光では、恒星に最も近い殻しか見えません」と、NSFのNOIRLabの天文学者で、研究の共著者であるライアン・ラウ氏は同じ発表の中で述べています。「これらの驚くべき新たな詳細により、この望遠鏡は、恒星が塵を形成する正確な時期、ほぼ日単位の精度で研究することを可能にします。」
この系内のウォルフ・ライエ星がいつ、どのように死ぬのかは、まだはっきりと分かっていません。超新星爆発を起こすか、ブラックホールに崩壊する可能性もあります。ブラックホールに転じた場合、天体を取り囲む塵の殻はそのまま残りますが、超新星爆発の場合は、星の爆発によって物質が消滅してしまう可能性が高いでしょう。
恒星の死のタイムラインがどうであろうと、ウェッブ宇宙望遠鏡は、炭素を豊富に含む物質の分配装置がどのようにしてその物質を宇宙空間に送り届けるかを観察するのに便利なツールであることは明らかだ。
