Originalveröffentlichung am 14.03.2023 zu finden unter: https://webbtelescope.org/news/news-releases
Zusammenfassung: Wolf-Rayet 124: Ein Stern im Übergang
Wolf-Rayet-Sterne sind ein seltenes Vorspiel für den berühmten letzten Akt massereicher Sterne: die Supernova. In einer seiner ersten Beobachtungen hat das James-Webb-Weltraumteleskop der NASA den Wolf-Rayet-Stern WR 124 in noch nie dagewesenen Details aufgenommen. Ein ausgeprägter Halo aus Gas und Staub umrahmt den Stern und leuchtet im von Webb erfassten Infrarotlicht, der eine komplexe Struktur und eine Geschichte episodischer Auswürfe zeigt. Obwohl es der Schauplatz eines bevorstehenden stellaren „Todes“ ist, suchen Astronomen in Wolf-Rayet-Sternen auch nach Anhalts-punkten für einen Neuanfang. In den turbulenten Nebeln, die diese Art von Sternen umgeben, bildet sich kosmischer Staub, der aus den Bausteinen der schweren Elemente des modernen Universums, einschließlich des Lebens auf der Erde, besteht.
Der seltene Anblick eines Wolf-Rayet-Sterns – einer der leuchtkräftigsten, massereichsten und am kürzesten feststellbaren Sterne – war eine der ersten Beobachtungen, die das James-Webb-Weltraumteleskop der NASA im Juni 2022 machte. Webb zeigt den Stern WR 124 mit seinen leistungsstarken Infrarotinstrumenten in noch nie dagewesenen Details. Der Stern ist 15.000 Lichtjahre entfernt und befindet sich im Sternbild Schütze (Sagittarius).
Massereiche Sterne durchlaufen ihren Lebenszyklus, und nur einige von ihnen durchlaufen eine kurze Wolf-Rayet-Phase, bevor sie zur Supernova werden, was Webb’s detaillierte Beobachtungen dieser seltenen Phase für die Astronomen wertvoll macht. Wolf-Rayet-Sterne sind dabei, ihre äußeren Schichten abzustoßen, wodurch ihre charakteristischen Halos aus Gas und Staub entstehen. Der Stern WR 124 hat die 30-fache Masse der Sonne und bis jetzt Material in der Größenordnung von 10 Sonnen abgestoßen. Wenn sich das abgestoßene Gas vom Stern entfernt und abkühlt, bildet sich kosmischer Staub, der im Infrarotlicht leuchtet, das von Webb nachgewiesen werden kann.
Der Ursprung des kosmischen Staubs, der eine Supernova-Explosion überleben und zum gesamten „Staubbudget“ des Universums beitragen kann, ist für die Astronomen aus mehreren Gründen von großem Interesse. Staub ist ein wesent-licher Bestandteil der Funktionsweise des Universums: Er beherbergt die sich bildenden Sterne, sammelt sich, um bei der Bildung von Planeten zu helfen, und dient als Plattform für die Bildung und Verklumpung von Molekülen – einschließlich der Bausteine des Lebens auf der Erde. Trotz der vielen wichtigen Rollen, die Staub spielt, gibt es immer noch mehr Staub im Universum, als die derzeitigen Theorien der Astronomen zur Staubbildung erklären können. Das Universum hat einen Überschuß im Staubbudget.
Webb eröffnet neue Möglichkeiten für die Untersuchung von Details im kosmischen Staub, der sich am besten im infraroten Bereich des Lichts beobachten läßt. Die Nahinfrarotkamera (NIRCam) von Webb gleicht die Helligkeit vom stellaren Kern von WR 124 und den komplexen Details im schwächeren umgebenden Gas aus. Das Mittelinfrarot-Instrument (MIRI) des Teleskops enthüllt die klumpige Struktur des Gas- und Staubnebels aus dem abgestoßenen Material, das den Stern nun umgibt. Vor Webb verfügten staubverliebte Astronomen einfach nicht über genügend detaillierte Informationen, um Fragen der Staubproduktion in Umgebungen wie WR 124 zu erforschen und um herauszu-finden, ob die Staubkörner groß und reichlich genug waren, um die Supernova zu überleben und einen bedeutenden Beitrag zum gesamten Staubbudget zu leisten. Jetzt können diese Fragen mit echten Daten untersucht werden.
Sterne wie WR 124 dienen den Astronomen auch als Analogon, um eine entscheidende Periode in der frühen Geschichte des Universums zu verstehen. Ähnliche sterbende Sterne versorgten das junge Universum zunächst mit schweren Elementen, die in ihren Kernen geschmiedet wurden – Elemente, die in der heutigen Zeit weit verbreitet sind, auch auf der Erde.
Das von Webb gewonnene detaillierte Bild von WR 124 bewahrt für immer eine kurze, turbulente Zeit der Umwandlung und verspricht zukünftige Entdeckungen, die die lange verborgenen Geheimnisse des kosmischen Staubs enthüllen werden.
Das James-Webb-Weltraumteleskop ist das weltweit führende Observatorium für Weltraumforschung. Webb wird Rätsel in unserem Sonnensystem lösen, einen Blick auf ferne Welten um andere Sterne werfen und die geheimnisvollen Strukturen und Ursprünge unseres Universums und unseren Platz darin erforschen. Webb ist ein internationales Programm unter der Leitung der NASA und ihrer Partner ESA (Europäische Weltraumorganisation) und CSA (Kanadische Weltraum-organisation).
WR 124 (NIRCam and MIRI Composite Image)
- Fast Facts
- Objekt
- Objektname(n): WR 124
- Objektbeschreibung: Wolf-Rayet-Stern
- Rektaszension: 19:11:30.88
- Deklination: +16:51:38.20
- Sternbild: Sagitta
- Entfernung: 15,000 Lichtjahre
- Abmessung: Das Bild hat einen Durchmesser von etwa 2,2 Bogenminuten (10 Lichtjahre)
- Daten
- Instrument: NIRCam, MIRI
- Filter: NIRCam> F090W, F150W, F210M, F335M, F444W, F470N
- Filter: MIRI> F770W; F1130W; F1280W; F1800W
- Bild
- Farbinformation Diese Bilder sind ein Komposit aus Einzelaufnahmen, die vom James-Webb-Weltraumteleskop mit den Instrumenten NIRCam und MIRI gemacht hat. Es wurden mehrere Filter verwendet, um schmale und breite Wellen-längenbereiche zu erfassen. Die Farbe ergibt sich aus der Zuordnung unterschiedlicher Farbtöne (Farben) zu jedem monochromatischen (Graustufen-)Bild, das einem einzelnen Filter zugeordnet ist. In diesem Fall sind die zugewiesenen Farben:
- Blau: F090W + F150W + F770W, Grün: F210M + F335M+ F1130W,Rot: F444W + F470N + F1280W + F1800W
Über das Bild: Der leuchtkräftige, heiße Stern Wolf-Rayet 124 (WR 124) ist im Zentrum des zusammengesetzten Bildes des James-Webb-Weltraumteleskops zu sehen, das Licht aus dem nahen und mittleren Infrarot kombiniert. Der Stern zeigt die charakteristischen Beugungsspitzen der Nahinfrarotkamera (NIRCam) des James-Webb-Weltraumteleskops, die durch die physikalische Struktur des Teleskops selbst verursacht werden. Die NIRCam gleicht die Helligkeit des Sterns effektiv mit dem lichtschwächeren Gas und Staub in seiner Umgebung aus, während das Mittelinfrarotinstrument (MIRI) von Webb die Struktur des Nebels aufdeckt.
Hintergrundsterne und Hintergrundgalaxien bevölkern das Sichtfeld und blicken durch den Nebel aus Gas und Staub, der von dem alternden massereichen Stern abgestoßen wurde und sich über 10 Lichtjahre durch den Raum erstreckt. An der Struktur des Nebels läßt sich die Geschichte der vergangenen Massenauswürfe des Sterns ablesen. Der Nebel besteht nicht aus glatten Schalen, sondern aus zufälligen, asymmetrischen Auswürfen. Helle Gas- und Staubklumpen erscheinen wie Kaulquappen, die auf den Stern zuschwimmen, mit Schwänzen, die hinter ihnen herausströmen und vom Sternwind zurückgeblasen werden.
Dieses Bild kombiniert verschiedene Filter der beiden Webb-Abbildungsinstrumente, wobei die Farbe Rot den Wellen-längen 4,44, 4,7, 12,8 und 18 Mikrometer (F444W, F470N, F1280W, F1800W), Grün 2,1, 3,35 und 11,3 Mikrometer (F210M, F335M, F1130W) und Blau 0,9, 1,5 und 7,7 Mikrometer (F090W, F150W, F770W) zugeordnet ist.
WR 124 (MIRI Image)
- Fast Facts
- Objekt
- Objektname(n): WR 124
- Objektbeschreibung: Wolf-Rayet-Stern
- Rektaszension: 19:11:30.88
- Deklination: +16:51:38.20
- Sternbild: Sagitta
- Entfernung: 15,000 Lichtjahre
- Daten
- Instrument: MIRI
- Filter: F770W; F1130W; F1280W; F1800W
- Bild
- Farbinformation Diese Bilder sind ein Komposit aus Einzelaufnahmen, die vom James-Webb-Weltraumteleskop mit dem Instrument MIRI gemacht wurden. Es wurden mehrere Filter mit breiten Wellenlängenbereichen verwendet. Die Farbe ergibt sich aus der Zuordnung unterschiedlicher Farbtöne (Farben) zu jedem monochromatischen (Graustufen-)Bild, das einem einzelnen Filter zugeordnet ist. In diesem Fall sind die zugewiesenen Farben:
- Rot: F1280W + F1800W Grün: F1130W Blau: F770W
Über das Bild: Wolf-Rayet-Sterne sind als effiziente Staubproduzenten bekannt, und das Mittelinfrarotinstrument (MIRI) auf dem James-Webb-Weltraumteleskop der NASA zeigt dies effektvoll. Kühlerer kosmischer Staub leuchtet bei den längeren Wellenlängen des mittleren Infrarots und zeigt die Struktur des Nebels von WR 124. Der 10 Lichtjahre breite Nebel besteht aus Material, das von dem alternden Stern in zufälligen Auswürfen abgeworfen wird, und aus Staub, der in den darauf folgenden Turbulenzen entsteht. Diese fulminante Phase des Massenverlustes geht der Supernova des Sterns voraus, wenn die Kernfusion in seinem Kern aufhört und der Druck der Schwerkraft den Stern in sich zusammenfallen und explodieren läßt. Wie MIRI hier demonstriert, wird Webb den Astronomen helfen, Fragen zu erforschen, die bisher nur der Theorie vorbehalten waren – wie viel Staub Sterne wie dieser erzeugen, bevor sie in einer Supernova explodieren, und wie viel von diesem Staub groß genug ist, um die Explosion zu überleben und als Bausteine für zukünftige Sterne, Planeten und komplexe Moleküle zu dienen.
In diesem Bild ist Rot den Wellenlängen 12,8 und 18 Mikrometern (F1280W, F1800W), Grün 11,3 Mikrometern (F1130W) und Blau 7,7 Mikrometern (F770W) zugeordnet.
WR 124 (NIRCam and MIRI Compass Image)
- Fast Facts
- Objekt
- Objektname(n): WR 124
- Objektbeschreibung: Wolf-Rayet-Stern
- Rektaszension: 19:11:30.88
- Deklination: +16:51:38.20
- Sternbild: Sagitta
- Entfernung: 15,000 Lichtjahre
- Abmessung: Das Bild hat einen Durchmesser von etwa 2,2 Bogenminuten (10 Lichtjahre)
- Daten
- Instrument: NIRCam, MIRI
- Filter: NIRCam> F090W, F150W, F210M, F335M, F444W, F470N
- Filter: MIRI> F770W; F1130W; F1280W; F1800W
- Bild
- Farbinformation Diese Bilder sind ein Komposit aus Einzelaufnahmen, die vom James-Webb-Weltraumteleskop mit den Instrumenten NIRCam und MIRI gemacht hat. Es wurden mehrere Filter verwendet, um schmale und breite Wellen-längenbereiche zu erfassen. Die Farbe ergibt sich aus der Zuordnung unterschiedlicher Farbtöne (Farben) zu jedem monochromatischen (Graustufen-)Bild, das einem einzelnen Filter zugeordnet ist. In diesem Fall sind die zugewiesenen Farben:
- Blau: F090W + F150W + F770W, Grün: F210M + F335M+ F1130W,Rot: F444W + F470N + F1280W + F1800W
Über das Bild: Dieses Kompositbild des Sterns WR 124, das von der Nahinfrarotkamera und dem Mittelinfrarotinstrument des James-Webb-Weltraumteleskops aufgenommen wurde, enthält Pfeile, einen Maßstabsbalken und einen Farbschlüssel zur Orientierung.
Die Kompasspfeile nach Norden und Osten zeigen die Ausrichtung des Bildes am Himmel an. Beachten Sie, daß die Beziehung zwischen Norden und Osten am Himmel (von unten gesehen) im Vergleich zu den Richtungspfeilen auf einer Karte des Bodens (von oben gesehen) umgekehrt ist.
Der Maßstabsbalken ist in Lichtjahren angegeben, was der Entfernung entspricht, die das Licht in einem Erdjahr zurück-legt. Ein Lichtjahr entspricht ungefähr 9,46 Billionen Kilometer.
Der Farbschlüssel am unteren Bildrand zeigt an, welche Instrumentenfilter verwendet wurden und welche Farbe des sicht-baren Lichts ihnen zur Erstellung des Bildes zugewiesen wurde.
