בתמונה זו של ערפילית הנחשים מהמצלמה הקרובה לאינפרא אדום (NIRCam) בטלסקופ החלל ג'יימס ווב של נאס"א, אסטרונומים מצאו קבוצה של זרמים מיושרים פרוטוסטליריים בתוך אזור קטן אחד (הפינה השמאלית העליונה). בתמונת Webb, סילונים אלה מסומנים על ידי פסים גושים בהירים הנראים אדומים, שהם גלי הלם מהסילון שפוגע בגז ואבק שמסביב. קרדיט: נאס"א, ESA, CSA, STScI, קלאוס פונטופידן (NASA-JPL), ג'ואל גרין (STScI)
יישור סילונים דו-קוטביים מאשר את תיאוריות היווצרות הכוכבים
כמה מהתגליות האסטרונומיות הגדולות והמעניינות ביותר הפתיעו את החוקרים, גם כאשר בחנו את האזורים הנחקרים ביותר בשמיים.
לעתים קרובות, זו טכנולוגיה חדשה או תזמון מקרי שמביאים לתגליות אלו. במחקר חדש של ערפילית הנחשים עם נאס"אשל טלסקופ החלל ג'יימס וובזה גם וגם.
באזור אחד של הערפילית, ווב פתר את מה שהופיע בעבר ככתמים מטושטשים לכדי זרמים חדים של פרוטוכוכבים. ולהפתעתם הרבה של החוקרים, נראה שהזרימות הללו מתואמות, מה שמצביע על כך שתפסנו את האזור הזה ברגע ייחודי בתולדותיו וסיפקנו מידע על היסודות של האופן שבו כוכבים נולדים.
זיהוי ראשון מסוגו שנעשה בתמונת טלסקופ חלל ווב בולטת חדשה
בפעם הראשונה, תופעה שאסטרונומים קיוו זה מכבר לצלם ישירות נקלטה על ידי המצלמה הקרובה לאינפרא אדום (NIRCam) של טלסקופ החלל ג'יימס ווב של נאס"א. בתמונה המדהימה הזו של ערפילית הנחשים, התגלית נמצאת באזור הצפוני (נראה בצד שמאל למעלה) של אזור יצירת כוכבים צעיר וסמוך זה.
אסטרונומים מצאו קבוצה מסקרנת של יציאות פרוטו-כוכביות, שנוצרו כאשר סילוני גז שפולטים מכוכבים שזה עתה נולדו מתנגשים בגז ובאבק הסמוכים במהירויות גבוהות. בדרך כלל לאובייקטים אלה יש כיוונים מגוונים בתוך אזור אחד. אולם כאן הם מלוכסנים לאותו כיוון, באותה מידה, כמו גשם שוטף שיורד במהלך סערה.
הגילוי של עצמים מיושרים אלה, שהתאפשר בזכות הרזולוציה והרגישות המרחבית המעולה של ווב באורכי גל קרוב לאינפרא אדום, מספק מידע על היסודות של האופן שבו כוכבים נולדים.
"אסטרונומים הניחו זמן רב שכאשר עננים קורסים ויוצרים כוכבים, הכוכבים יטו להסתובב באותו כיוון", אמר החוקר הראשי קלאוס פונטופידן, ממעבדת ההנעה הסילון של נאס"א בפסדינה, קליפורניה. "עם זאת, זה לא נראה כל כך ישירות בעבר. מבנים מיושרים ומוארכים אלה הם תיעוד היסטורי של הדרך הבסיסית שבה כוכבים נולדים."
תמונה זו מטלסקופ החלל ג'יימס ווב של נאס"א מציגה חלק מערפילית הסרפנס, שבה גילו אסטרונומים קבוצה של זרמים מיושרים פרוטוסטלים. סילונים אלה מסומנים על ידי פסים גושים בהירים הנראים אדומים, שהם גלי הלם מהסילון הפוגעים בגז ואבק שמסביב. כאן, הצבע האדום מייצג נוכחות של מימן מולקולרי ופחמן חד חמצני. קרדיט: נאס"א, ESA, CSA, STScI, קלאוס פונטופידן (NASA-JPL), ג'ואל גרין (STScI)
המכניקה של היווצרות כוכבים
אז איך בדיוק קשור היישור של סילוני הכוכבים לסיבוב הכוכב? כאשר ענן גז בין-כוכבי מתרסק לתוך עצמו ויוצר כוכב, הוא מסתובב מהר יותר. הדרך היחידה של הגז להמשיך לנוע פנימה היא להסיר חלק מהספין (המכונה מומנטום זוויתי). דיסק של חומר נוצר סביב הכוכב הצעיר כדי להעביר חומר למטה, כמו מערבולת סביב ניקוז. השדות המגנטיים המתערבלים בדיסקה הפנימית משגרים חלק מהחומר לסילוני תאומים הנורים החוצה בכיוונים מנוגדים, בניצב לדיסק החומר.
בתמונת Webb, סילונים אלה מסומנים על ידי פסים גושים בהירים הנראים אדומים, שהם גלי הלם מהסילון שפוגע בגז ואבק שמסביב. כאן, הצבע האדום מייצג נוכחות של מימן מולקולרי ופחמן חד חמצני.
תמונה זו מציגה את מרכז ערפילית הנחשים כפי שנראה על ידי המצלמה הקרובה לאינפרא אדום (NIRCam) של טלסקופ החלל ג'יימס ווב של נאס"א. בתמונה זו, ברחבי האזור, חוטים וחוטים בעלי גוונים שונים מייצגים את אור הכוכבים המשתקף מכוכבים שעדיין נוצרים בתוך הענן. באזורים מסוימים יש אבק לפני השתקפות ההיא, המופיעה כאן בגוון כתום ומפוזר. קרדיט: נאס"א, ESA, CSA, STScI, קלאוס פונטופידן (NASA-JPL), ג'ואל גרין (STScI)
טכניקות הדמיה משופרות
"אזור זה של ערפילית הסרפנס – Serpens North – מגיע לראייה ברורה רק עם ווב", אמר המחבר הראשי ג'ואל גרין מהמכון למדע טלסקופ החלל בבולטימור. "עכשיו אנחנו מסוגלים לתפוס את הכוכבים הצעירים ביותר הללו ואת יציאותיהם, שחלקם הופיעו בעבר ככתמים בלבד או היו בלתי נראים לחלוטין באורכי גל אופטיים בגלל האבק הסמיך המקיף אותם."
אסטרונומים אומרים שיש כמה כוחות שיכולים לשנות את כיוון הזרמים היוצאים בתקופה זו של חייו של כוכב צעיר. דרך אחת היא כאשר כוכבים בינאריים מסתובבים זה סביב זה ומתנדנדים בכיוון, ומעוותים את כיוון הזרימות החוצה לאורך זמן.
תמונה זו של ערפילית הנחשים, שנלכדה על ידי מצלמת אינפרא אדום קרובה (NIRCam) של Webb, מציגה חיצי מצפן, פס קנה מידה ומקש צבע לעיון.
חיצי המצפן הצפוני והמזרחי מראים את כיוון התמונה על השמיים. שימו לב שהיחס בין צפון למזרח בשמים (כפי שניתן לראות מלמטה) מתהפך ביחס לחיצי הכיוון במפת הקרקע (כפי שניתן לראות מלמעלה).
סרגל קנה המידה מסומן בשנות אור, שהם המרחק שהאור עובר בשנת כדור הארץ אחת. שנת אור אחת שווה לכ-5.88 טריליון מיילים או 9.46 טריליון קילומטרים.
תמונה זו מציגה אורכי גל בלתי נראים כמעט אינפרא אדום של אור שתורגמו לצבעים של אור נראה. מפתח הצבע מראה באילו מסנני NIRCam נעשה שימוש בעת איסוף האור. הצבע של כל שם מסנן הוא צבע האור הנראה המשמש לייצוג האור האינפרא אדום שעובר דרך אותו מסנן.
קרדיט: נאס"א, ESA, CSA, STScI, קלאוס פונטופידן (NASA-JPL), ג'ואל גרין (STScI)
כוכבי ערפילית הנחשים
ערפילית הנחשים, הממוקמת במרחק של 1,300 שנות אור מכדור הארץ, היא בת מיליון או שניים בלבד, שהיא צעירה מאוד במונחים קוסמיים. זה גם ביתו של צביר צפוף במיוחד של כוכבים שזה עתה נוצרו (כ-100,000 שנים), הנראה במרכז תמונה זו. חלק מהכוכבים הללו יגדלו בסופו של דבר למסה של השמש שלנו.
"ווב הוא מכונה צעירה לאיתור עצמים של כוכבים", אמר גרין. "בתחום הזה, אנחנו קולטים שלטים של כל כוכב צעיר, עד לכוכבים במסה הנמוכה ביותר."
"זו תמונה מאוד שלמה שאנחנו רואים עכשיו," הוסיף פונטופידן.
אז, בכל האזור בתמונה זו, חוטים וחוטים בעלי גוונים שונים מייצגים אור כוכבים מוחזר מכוכבים שעדיין נוצרים בתוך הענן. באזורים מסוימים יש אבק לפני השתקפות ההיא, המופיעה כאן בגוון כתום ומפוזר.
אזור זה היה ביתם של תגליות מקריות אחרות, כולל "צל העטלף" המתנופף, שזכה לשמו כאשר נתוני 2020 של נאס"א טלסקופ החלל האבל גילה שדיסק יוצרת כוכב לכת של כוכב להתנופף, או להזיז. תכונה זו גלויה במרכז תמונת Webb.
נתיב למחקר עתידי
התמונה החדשה, והגילוי המופלא של העצמים המיושרים, הם למעשה רק הצעד הראשון בתוכנית מדעית זו. הצוות ישתמש כעת ב- NIRSpec (ספקטרוגרף אינפרא אדום קרוב) של Webb כדי לחקור את ההרכב הכימי של הענן.
האסטרונומים מעוניינים לקבוע כיצד כימיקלים נדיפים שורדים היווצרות כוכבים וכוכבי לכת. חומרים נדיפים הם תרכובות שעוברות סובלימציה, או עוברות ממוצק ישירות לגז, בטמפרטורה נמוכה יחסית – כולל מים ופחמן חד חמצני. לאחר מכן הם ישוו את הממצאים שלהם לכמויות שנמצאו בדיסקות פרוטו-פלנטריות של כוכבים מסוג דומה.
"בצורה הבסיסית ביותר, כולנו עשויים מחומר שהגיע מהחומרים הנדיפים האלה. רוב המים כאן על כדור הארץ מקורם כשהשמש הייתה פרוטוסטאר תינוק לפני מיליארדי שנים", אמר פונטופידן. "התבוננות בשפע של תרכובות קריטיות אלה בפרוטו-כוכבים רגע לפני היווצרות הדיסקים הפרו-פלנטריים שלהם יכולה לעזור לנו להבין עד כמה היו הנסיבות ייחודיות כאשר מערכת השמש שלנו נוצרה."
תצפיות אלו נלקחו כחלק מתוכנית General Observer 1611. התוצאות הראשוניות של הצוות התקבלו לפרסום ב- כתב עת אסטרופיזי.
טלסקופ החלל ג'יימס ווב (JWST) הוא מצפה כוכבים גדול מבוסס חלל, ששוגר בדצמבר 2021. הוא היורש המדעי של טלסקופ החלל האבל. מצויד במראה ראשונית של 6.5 מטר, JWST מתמחה בתצפית על היקום בספקטרום האינפרא אדום, ומאפשר לו להביט רחוק יותר אחורה בזמן מאי פעם. יכולת זו מאפשרת לטלסקופ לחקור את היווצרות הגלקסיות הראשונות, את התפתחות הכוכבים והמערכות הפלנטריות ואת האטמוספרות של כוכבי לכת רחוקים. ממוקם בנקודת לגראנז' השנייה (L2), כ-1.5 מיליון קילומטרים מכדור הארץ, JWST נועד לספק רזולוציות ורגישות חסרות תקדים, ולפתוח חלונות חדשים אל הקוסמוס.
