Der seltene Blick auf einen Wolf-Rayet-Stern war im Juni 2022 eine der ersten Beobachtungen des James Webb Space Telescope (JWST). Wolf-Rayet-Sterne gehören zu den hellsten, massereichsten und am kürzesten beobachtbaren Sternen, die der Wissenschaft bekannt sind. Das Webb-Teleskop mit seinen leistungsfähigen Infrarotinstrumenten zeigt den Sterns namens WR 124 in beispiellosem Detailreichtum. Der Stern liegt etwa 15.000 Lichtjahre entfernt im Sternbild Sagitta (Pfeil).
Massereiche Sterne durcheilen ihren Lebenskreislauf und nur einige von ihnen durchlaufen eine kurze Wolf-Rayet-Phase, bevor sie als Supernova explodieren. Das macht Webbs detaillierte Beobachtungen dieser seltenen Phase so wertvoll für Astronomen. Wolf-Rayet-Sterne sind im Begriff, ihre äußeren Schichten abzustoßen, was in ihren typischen Gas- und Staubhalos resultiert. Der Stern WR 124 hat die 30-fache Sonnenmasse und bereits das Äquivalent von zehn Sonnenmassen Materie abgestoßen. Wenn sich die abgestoßene Materie von dem Stern entfernt und abkühlt, bildet sich kosmischer Staub und sie leuchtet im Infrarotbereich, der von Webb registriert werden kann.
Der Ursprung des kosmischen Staubs, der eine Supernova überstehen kann und zum „Staub-Gesamtbudget“ des Universums beiträgt, ist aus mehreren Gründen von großem Interesse für Astronomen. Staub ist unverzichtbar für die Abläufe im Universum. Er schützt entstehende Sterne, sammelt sich an, um bei der Entstehung von Planeten zu unterstützen, und dient als Plattform, an der Moleküle entstehen und sich zusammenheften – darunter auch die Bausteine des Lebens auf der Erde. Trotz der vielen wichtigen Rollen, die der Staub spielt, gibt es immer noch mehr Staub im Universum als die aktuellen Theorien zur Staubbildung erklären können. Das Universum arbeitet mit einem Staubbudget-Plus.
Webb eröffnet neue Möglichkeiten zur Untersuchung von Details in kosmischem Staub, der am besten in infraroten Wellenlängen beobachtet wird. Die Near-Infrared Camera (NIRCam) gleicht die Helligkeit des stellaren Kerns von WR 124 und die knotenähnlichen Strukturen in dem schwächeren umgebenden Gas an. Das Mid-Infrared Instrument (MIRI) des Teleskops offenbart die klumpige Struktur des Gas- und Staubnebels aus abgestoßener Materie, der jetzt den Stern umgibt. Vor Webb hatten Astronomen einfach nicht genug Informationen, um die Fragen der Staubproduktion in Umgebungen wie WR 124 zu erforschen. Dazu gehört auch die Frage, ob die Staubkörnchen groß genug waren, um die Supernova zu überstehen und einen signifikanten Beitrag zum Staub-Gesamtbudget zu leisten. Jetzt können diese Fragen mit echten Daten untersucht werden.
Sterne wie WR 124 dienen auch als Analogon, um Astronomen dabei zu helfen, eine entscheidende Periode in der Frühgeschichte des Universums zu verstehen. Ähnliche sterbende Sterne reicherten das junge Universum mit schweren Elementen an, die sie in ihrem Kernen fusionierten – Elemente, die heutzutage häufig vorkommen, auch auf der Erde.
Webbs detailliertes Bild von WR 124 hält daher eine kurze, turbulente Übergangszeit für immer fest und verspricht zukünftige Entdeckungen, welche die lange verborgenen Geheimnisse des kosmischen Staubs enthüllen werden.
Das James Webb Space Telescope ist das leistungsfähigste Weltraumteleskop der Welt. Es wird die Rätsel unseres Sonnensystems lösen, bis hin zu fernen Welten um andere Sterne blicken und die rätselhaften Strukturen und Ursprünge unseres Universums und unseres Platzes in ihm ergründen. Webb ist ein internationales Programm unter Leitung der NASA und ihrer Partner, der European Space Agency (ESA) und der Canadian Space Agency (CSA).
(THK)
Antworten