2500年前、宇宙で最も美しい現象の一つ、南環状星雲が誕生しました。この星雲は今年初め、ウェッブ宇宙望遠鏡によって鮮明に撮影され、天文学者たちは、星の激しい爆発がどのように起こり、その跡にこの優美な星雲を残したのか、正確に解明したと考えています。
この星雲を形成した恒星は、太陽の約3倍の大きさで、5億歳でした。恒星としては非常に若いと言えます。私たちの太陽の年齢は約46億歳で、あと50億年は生き続けるはずです。
約2500年前、孔子と釈迦牟尼はまだ生きていました。ペロポネソス戦争が始まろうとしていました。そしてその間のどこかで、2000光年離れた恒星が寿命を迎え、新たに形成された白色矮星からガスが噴き出しました。
南環状星雲の恒星はまだ死んではいません。しかし、ガスを放出することは、恒星の寿命における大きな転換点となります。白色矮星は恒星の終焉であり、恒星が核エネルギーを使い果たし、ゆっくりと冷却を始めるときに形成されます。
ウェッブ宇宙望遠鏡の画像と、研究チームによる巧みな計算と数学モデル化のおかげで、南環状星雲の恒星の光のショーに先立つ瞬間を詳細に調べることができるようになりました。科学者たちは論文の中で、「NGC 3132の祖先の消滅につながる出来事を再現するには、この惑星状星雲は殺人現場のような役割を果たす」と鮮やかに記しています。
ウェッブフィルターは光源の様々な側面を強調するため、画像によっては星雲の一部が真珠光沢や半透明の赤に見えたり、他の部分が青やオレンジに見えたりすることがあります。ウェッブ画像処理エンジンは、高温のガスや、大規模な星系内の恒星生成場など、様々な要素を強調するために、天体の様々な側面を強調します。
70人の天文学者からなるチームが協力し、この恒星の死には最大5つの恒星(現在観測可能なのはそのうち2つだけ)が関与していた可能性があると結論付けました。この恒星の死に関する調査結果は、本日Nature Astronomy誌に掲載されました。

「おそらくその死を早めた2つか3つの伴星と、相互作用に巻き込まれたもう1つの『無実の傍観者』の星の証拠を発見して驚いた」と、マッコーリー大学の天文学者でこの研究の筆頭著者であるオルソラ・デ・マルコ氏は大学の発表で述べた。
研究チームが星雲の起源を逐一解明できたのは、ウェッブ画像に写る最も明るい星(いわば星の中の星)の非常に正確な測定のおかげです。ウェッブデータにより、研究者たちはその星の質量と生涯の経過を正確に測定することができ、その結果、中心にある暗い星が物質を放出して色鮮やかな星雲を形成する前の質量を導き出すことができました。
ウェッブ氏は、NIRcamとMIRIという2つの観測機器を用いて南半球リングの画像を撮影しました。ウェッブ氏の画像は、ヨーロッパ南天天文台の超大型望遠鏡(VLT)、サンペドロ・デ・マルティール望遠鏡、そしてNASAのガイア宇宙望遠鏡とハッブル宇宙望遠鏡のデータによって補完されました。
この激しい宇宙の爆発に関与していると考えられる星のうち、ウェッブ氏がNIRcamで撮影した星雲の代表的なカラースナップショットには2つしか写っていません。星雲の中心にある明るい星は、大量の物質を放出して白色矮星になった星のパートナーです。このしわくちゃになった(そして疲弊した)星は、上の画像で明るい中心星の8時の回折スパイクに沿ってかすかに見えます。
天文学者たちは、暗い星(下図のタイムラインの星 1)が膨張し、ガスを放出して白色矮星になる準備をしていたときに、少なくとも 1 つの星が暗い星と相互作用したと考えています。
研究チームによると、この謎の星(星3)は、死にゆく星と相互作用する際に物質のジェットを噴出し、矮星と合体する前に、かすかな星を塵で覆い隠したという。図の星2は、現在星雲の中心にある明るい点である。爆発的な活動やガス放出が見られないことを考えると、比較的頑強な星と言える。

別の恒星(宇宙望遠鏡科学研究所による天体物理学の宴会の失敗の比喩では「パーティー参加者」)が、前の恒星が放出したガスと塵を巻き上げ、物質に波打つような波紋を引き起こしました。その後、別の恒星(上の図の星5)が光のショーを周回し、星雲を取り囲むリング系を形成しました。
研究者たちの計算によれば、星雲の中心近くにある白色矮星は、パーティーの主催者で、パーティーが終わるずっと前に激怒し、気絶してしまったと言えるでしょう。しかし、その星は元気なうちに皆に楽しい時間を過ごさせ、そのおかげでパーティーは続いたのです。
「あちこちにまき散らされているガスや塵はすべてその一つの恒星から来たものだと考えられるが、それは伴星によって非常に特定の方向に投げ出されたものだ」とロチェスター工科大学の天体物理学者ジョエル・カストナー氏は、StScIの発表で述べた。
研究者たちは、南環状星雲の誕生の詳細を明らかにした同じ方法が、他の星雲の誕生や、星の相互作用に働く天体物理学的力を解明するのに役立つ可能性があると考えている。
この星間風景を明らかにした画像は6月に公開されたが、研究者らがデータを精査し、その解釈を発表する時間ができたのは今になってからである。
そこで、これまでウェッブが撮影した画像について考えてみましょう。それらはすべて独自のストーリーを持っており、そのストーリーは(願わくば)すぐに詳しく語られるでしょう。
詳細: ウェッブ望遠鏡の画像の色は「偽物」なのか?