Свіжі дані з космічного телескопа Джеймса Вебба (JWST) продемонстрували надзвичайно детальні завитки та пилові смуги, що снують між зорями. Ці кадри дозволили астрономам уперше досконало роздивитися складну течію та турбулентність міжзоряного середовища поблизу зорі, яка вибухнула лише кілька століть тому.
Коли світлові хвилі від цього вибуху (відомого нині як наднова Кассіопея A) рушили в простір, вони по дорозі нагрівали й «підсвічували» розріджений космічний пил. Цей пил відповідав тьмяним, червонуватим відблиском, який надзвичайно складно було зафіксувати раніше. Однак інструменти JWST, чутливі до інфрачервоного випромінювання, дають змогу побачити ці непомітні раніше деталі й краще збагнути будову міжзоряного середовища.
Світлове відлуння та зміни за лічені дні
Дослідники зазначають, що найдивовижніше відкриття — це швидкі зміни в самих пилових структурах, які відбуваються ледь не протягом кількох діб. У серпні та вересні 2024 року JWST виконав серії знімків невеликої ділянки пилової хмари, розташованої неподалік залишків наднової Кассіопея A. На зображеннях видно помітні зміни там, де світло проходить крізь шаруваті «дерев’яні» смуги, утворюючи ефект, який астрономи називають «світловим відлунням».
«Ми бачимо шарами, як у цибулини, — каже астроном Джош Пік (Науковий інститут космічного телескопа, США). — Ми припускаємо, що кожен щільний пиловий «шматок», який помітний у кадрі (а також ті, які лишаються непоміченими), мають аналогічну будову. Просто ми вперше отримали змогу глянути всередину».
Світлові відлуння зазвичай утворюються, коли потужний імпульс випромінювання — наприклад, від зоряного спалаху чи вибуху наднової — прямує крізь простір. Якщо на шляху є пилова «завіса», світло відбивається, надходячи до спостерігача із затримкою — схоже на те, як звук відлунює після початкового джерела. Аналізуючи ці «запізнілі» відбиття, вчені можуть ретельно картувати простір і об’єкти всередині нього.
До сьогодні більшість відлунь виявляли біля дуже яскравих зоряних спалахів або в регіонах із щільними скупченнями пилу, зокрема на прикладі зірки V838 Єдинорога. А от надто тонкий пил або пилові скупчення, розташовані далеко від безпосереднього джерела світла, було майже неможливо зареєструвати. Тепер же JWST усунув ці обмеження, оскільки його інфрачервоні прилади спроможні фіксувати ледь вловиме червоне випромінювання, недоступне для раніше існуючих телескопів.
Кассіопея A і відгомін давнього вибуху
Астрономи спрямували погляд JWST на один із регіонів міжзоряного пилу, розташований перед (і заодно за) залишками наднової Кассіопеї A. Цю зірку людство спостерігало як вибух 1670-х років на відстані 11 тисяч світлових років.
Раніше той же самий пиловий потік було помічено за допомогою телескопа Spitzer NASA (нині виведеного з експлуатації), утім, його роздільної здатності було недостатньо, аби виявити настільки дрібні деталі.
«Ми були щиро вражені, коли побачили такий рівень деталізації», — ділиться враженнями астроном Джейкоб Дженксон із Каліфорнійського технологічного інституту.
Зображення показують, що міжзоряне середовище в цьому районі має вигляд надщільних «листів» і петель із химерними вузлами та завихреннями, певною мірою схожими на сучкувату текстуру деревини. Команда науковців змогла розрізнити елементи цих структур із розміром порядку 400 астрономічних одиниць (для порівняння: 1 а.о. — це відстань між Землею та Сонцем).
Учені підозрюють, що подібний «візерунок» може пояснюватися впливом магнітних полів, що пронизують міжзоряний простір. Якщо це так, то подальше простеження за змінами світлового відлуння у часі відкриє абсолютно нові можливості для дослідження намагніченої турбулентності в космосі.
«Це нагадує медичну комп’ютерну томографію, але в астрономії, — зазначає астроном Армін Рест (Науковий інститут космічного телескопа). — У нас фактично є три «зрізи», зроблені з різницею у часі, що дозволить простежити еволюцію в тривимірному просторі. Це докорінно змінює способи вивчення міжзоряних структур».
Наразі команда готує поглиблений аналіз отриманих даних, аби відповісти на запитання про природу цих пилових «шарів» та роль магнітних полів. Результати попередніх спостережень вже були представлені на 245-му засіданні Американського астрономічного товариства у формі двох доповідей — одну очолював Дженксон, другу Пік. Короткі тези їхніх виступів можна знайти тут і тут.
Нові відкриття вкотре підтверджують, що JWST стає для астрономів одним із найпотужніших інструментів для дослідження Всесвіту, розкриваючи раніше невидимі аспекти міжзоряного середовища та процесів, що формують наш космічний дім.
