תמונה חדשה ותמוהה למדי של מערכת כוכבים קיצונית רחוקה מוקפת שלבים גיאומטריים, שהתפרסמה בחודש יולי, גרמה אפילו לאסטרונומים ולמומחים לתהות במידה ניכרת של בלבול. התמונה, שנראית כמו סוג של "טביעת אצבע קוסמית", הגיעה מטלסקופ החלל ג'יימס ווב, המצפה החדש של נאס"א בחלל.
התמונה מיד עוררה את הגולשים באינטרנט עם מגוון תיאוריות וספקולציות; חלקם אפילו טענו שמדובר בעדות ל"מגה-מבנים חייזרים" ממקור לא ידוע. למרבה המזל, יש מי שחקרו את הכוכב שבתמונה, צוות חוקרים מאוניברסיטת סידני, והם פרסמו את הממצאים בכתב העת Nature.
הסודות של WR140
אז מדוע הכוכב מייצר את הדפוס של טבעות מסנוורות סביבו? למעשה, הכוכב ידוע בשם WR140 כבר במשך יותר מ-20 שנה. WR140 הוא מה שנקרא כוכב וולף-ראייה (Wolf-Rayet). כוכבים מסוג זה קרויים על שם שני האסטרונומים שגילו אותם, והם בין הכוכבים הקיצוניים ביותר שאנחנו יודעים עליהם. בתצוגה נדירה ויפה במיוחד, הם יכולים לפעמים לפלוט תמרת אבק לחלל המתפרשת על פני שטח של פי מאות מגודלה של מערכת השמש כולה.
שדה הקרינה סביב כוכבי וולף-ראייה הוא כה אינטנסיבי, בו אבק ורוח נסחפים החוצה באלפי קילומטרים לשנייה. בעוד שלכל הכוכבים יש רוחות כוכביות סביבם, הרוח של כוכבי וולף-ראייה היא יותר כמו הוריקן כוכבי. ה"הוריקן" הזו מכיל יסודות שונים כמו פחמן, שזורמים החוצה ויוצרים אבק.
WR140 הוא אחד מכמה כוכבים מאובקים מסוג וולף-ראייה שנמצאו במערכת בינארית; הוא נמצא במסלול עם כוכב אחר, בעצמו ענק כחול עם רוח סוערת משלו. ישנו רק קומץ של מערכות, כמו WR140, אשר ידועות לנו בכל הגלקסיה שלנו, אך הבודדים הללו מספקים מתנה בלתי צפויה ומשמחת למדי עבור אסטרונומים. האבק לא זורם החוצה מהכוכב ויוצר כדור מעורפל, אלא הוא נוצר רק באזור מסוים, בצורה מעגלית - בנקודות שבהן מתנגשות הרוחות משני הכוכבים.
מכיוון שהכוכב הבינארי נמצא בתנועה מסלולית מתמדת, כך גם נקודות המפגש בין הרוחות. לכן התמרה המפויחת מקבלת צורה של ספירלה באופן טבעי, ממש כמו זרם המים מממטרת גינה מסתובבת.
למעשה, שני הכוכבים אינם נמצאים במסלולים מעגליים אלא אליפטיים, וייצור האבק הוא איננו מתמשך, אלא מתחיל ונפסק באופן אפיזודי. כך, בכל פעם ש-WR140 והכוכב הבינארי שלו קרובים מספיק זה לזה, "זרם" של אבק נדחף החוצה לחלל.
דגם כמעט מושלם
תוך שימוש במודל שמתחשב בכל ההשפעות הללו על האבק, ובהתבסס על הגיאומטריה התלת מימדית של תמרת האבק, צוות החוקרים עקב אחר מיקומן של תכונות האבק במרחב התלת מימדי.
על ידי סיווג קפדני של תמונות של הזרימה המתרחבת שצולמה במצפה הכוכבים קק (Keck) בהוואי, שם נמצאים אחד הטלסקופים האופטיים הגדולים בעולם, מצאו החוקרים שאותו מודל זרימה מתרחבת שהם במו מתאים לנתונים כמעט בצורה מושלמת; חוץ מפרט אחד. ממש ליד הכוכב, האבק לא היה איפה שהוא היה אמור להיות. המרדף אחרי חוסר ההתאמה הקטן הזה הוביל אותם היישר לתופעה שמעולם לא נתפסה בעדשת המצלמה.
כוחו של האור
משמעות התכונות הפיזיקליות של אור ושל חלקיקיו - פוטונים, היא שאור יכול להפעיל דחיפה על החומר המכונה לחץ קרינה. החוקרים מעריכים שזה בדיוק הכוח שהופעל על האבק במהירות הגבוהה, ולו הם לא ציפו בתחילה, שכן מדובר באירוע שקשה מאוד לתפוס בשעת מעשה. הכוח הולך ומתמעט במהירות עם המרחק, אז כדי להבחין בחומר המואץ צריך לעקוב בצורה מדויקת מאוד אחר תנועת החומר בשדה הקרינה החזק.
כאמור, התנועה המדוברת היא בדיוק זו שהייתה האלמנט החסר במודלים של WR140. הנתונים לא התאימו כי מהירות ההתפשטות לא הייתה קבועה: האבק קיבל דחיפה מהקרינה. למעשה, הייתה זו תרומתו של טלסקופ החלל ג׳יימס ווב שהייתה נדרשת כדי להגיע למסקנה הזו. תמונת ווב שהגיעה ביוני שינתה את נקודת המבט המקובלת במשך שנים.
בתמונה החדשה היו לא אחד או שניים, אלא יותר מ-17 טבעות מפוסלות להפליא של אבק, כל אחת מהן העתק כמעט מדויק של השנייה. כלומר, הקונכייה הישנה והחיצונית ביותר הנראית בתמונה הושקה כ-150 שנה לפני הקונכייה החדשה ביותר, שעדיין נמצאת בחיתוליה ומאיצה הרחק מצמד הכוכבים הזוהר המניע את הפיזיקה בלב המערכת.
עם התנופות המרהיבות והזיקוקים הפראיים שלהם, כוכבי וולף-ראייה אכן מספקים את אחת התמונות המסקרנות ביותר ששוחררו על ידי הטלסקופ ווב. לכן לא פלא שהאסטרונומים כולם מחכים לפלא הבא שייצא ממצפה החלל החדש והמשוכלל של נאס"א.