Valamikor a múltban egy hatalmas csillag magja összeomlott, olyan lökéshullámot létrehozva, amely szétszakította a csillagot. Amikor a lökéshullám elérte a csillag felszínét, áttört rajta és rövid, intenzív röntgen- és ultraibolya fényimpulzust generált, amely kiterjedt a környező űrbe. Kb. 350 évvel később ez a fényimpulzus elérte a csillagközi anyagot, megvilágította, felmelegítette, miáltal ez az anyag infravörös fényben kezdett világítani.

A James Webb-űrteleszkóp megfigyelései egy fa erezetének csomóira és kanyarulataira emlékeztető finom részleteket tártak fel ebben az infravörös ragyogásban. Először vált lehetővé, hogy a kutatók a csillagközi por és gáz (az ún. csillagközi közeg) valódi 3D szerkezetének feltérképezhessék.

„Meglehetősen megdöbbentünk, hogy ilyen sok részletet látunk” – mondta Jacob Jencson a Caltech/IPAC munkatársa és a tudományos program vezető kutatója. „Olyan rétegeket látunk, mint a hagyma héja” – tette hozzá Josh Peek a baltimore-i Space Telescope Science Institute munkatársa, a tudományos csoport tagja. „Úgy gondoljuk, hogy minden sűrű, poros régió, amit látunk, és a legtöbb, amit nem látunk, belülről így nézhet ki, csak eddig soha nem tudtunk belenézni.”

A Webb megfigyelései a Cassiopeia A szupernóva-maradvány közelében található visszfényekről.

A kutatócsoport az Amerikai Csillagászati Társaság 245. washingtoni találkozóján tartott sajtótájékoztatón mutatta be eredményeit.

„Még amikor egy csillag meg is hal, fénye tovább él, visszhangozva a kozmoszban. Rendkívüli három év telt el azóta. hogy felbocsátottuk a NASA James Webb-űrteleszkópját. Minden kép, minden felfedezés nemcsak az univerzum fenségességét mutatja be, hanem a NASA csapat erejét és a nemzetközi együttműködések ígéretét is. Ez az úttörő küldetés, a NASA legnagyobb nemzetközi űrtudományos együttműködése és a NASA találékonyságának, csapatmunkájának és a kiválóságra való törekvésének valódi bizonyítéka” – mondta Bill Nelson, a NASA igazgatója. „Micsoda megtiszteltetés volt felügyelni ezt a hatalmas erőfeszítést, amelyet világszerte több ezer tudós és mérnök fáradhatatlan elkötelezettsége alakított. Ez a legújabb kép gyönyörűen megragadja a Webb maradandó örökségét, egy kulcslyukat a múltba és egy küldetést, amely a következő generációkat fogja inspirálni.”

A Webb NIRCam (Near Infrared Camera, közeli infravörös kamera) képei az ún. visszfény jelenségét mutatják be. Visszfény akkor jön létre, amikor egy csillag kitör vagy felrobban, fényt villantva a környező porfelhőkbe, és azok egyre táguló mintázatban ragyogni kezdenek. A látható hullámhosszú visszfények (mint amit pl. a V838 Monocerotis csillag körül is megfigyeltek) a csillagközi anyagról visszaverődő fény miatt jönnek létre. Ezzel szemben az infravörös hullámhosszú visszfényeket az okozza, amikor a port az energiadús sugárzás felmelegíti, és az emiatt ezen a hullámhosszon világítani kezd.

A kutatók egy olyan visszfényt vizsgáltak, amelyet korábban már a NASA Spitzer- űrteleszkópja is megfigyelt. Ez egyike annak a több tucat visszfénynek, amelyet a Cassiopeia A szupernóva-maradvány, azaz a felrobbant csillag maradványa közelében látható. A visszfény a Cassiopeia A mögött található, és nem abból az anyagból származik, ami a csillag felrobbanásakor lökődött ki.

A háttérkép a Cassiopeia A szupernóva-maradvány körüli területet mutatja a NASA Spitzer űrteleszkóp 2008-as felvételén. A jobb alsó ábrák a most megjelent tanulmány Webb megfigyeléseit, a bal oldali kis ábra a központi szupernóva-maradvány 2023-ban megjelent Webb-képét mutatja.

A Webb képein a legszembetűnőbb jellegzetességek a szorosan összepréselt rétegek. Ezek a fonalak meglepően kis léptékű, kb. 400 csillagászati egységnyi struktúrákat mutatnak, ami kevesebb mint a fényév század része. (Egy csillagászati egység, vagy CSE, a Föld-Nap átlagos távolsága, pl. a Neptunusz pályája 60 CSE átmérőjű.)

„Nem tudtuk, hogy a csillagközi közegnek ilyen kis léptékű szerkezetei vannak, nem beszélve arról, hogy ezek rétegszerűek” – mondta Peek. Ezeket a rétegszerű struktúrákat valószínűleg a csillagközi mágneses mezők befolyásolják. A képek sűrű, szorosan tekeredett régiókat is mutatnak, amelyek a fák erezetében látható csomókra emlékeztetnek. Ezek mágneses „szigetek” lehetnek, amelyek a csillagközi közeget átható, egyébként áramvonalasabb mágneses mezőkbe ágyazódnak.

„Ez olyan, mint az orvosi CT-vizsgálat csillagászati megfelelője”- magyarázta Armin Rest (Space Telescope Institute), aki a kutatócsoport tagja. „Három különböző időpontban készült szeletünk van, ami lehetővé teszi számunkra, hogy tanulmányozzuk a valódi 3D szerkezetet. Teljesen megváltoztathatja a csillagközi anyag tanulmányozásának módját.”

A videó a NASA James Webb űrteleszkópjának adatait felhasználva a Cassiopeia A szupernóva-maradvány közelében megfigyelt visszfény kialakulását mutatja be. A Webb kitűnő felbontása nemcsak a visszfény hihetetlen részleteit mutatja be, hanem néhány hét leforgása alatti terjeszkedését is. Ez csillagászati értelemben rendkívül rövid idő, tekintve, hogy a legtöbb kozmikus célpont változatlan marad az emberi élet során.

A kutatócsoport tudományos programjában spektroszkópiai megfigyeléseket is végeztek a Webb MIRI (Mid-Infrared Instrument, közép-infravörös műszer) használatával. A kutatócsoport célja az, hogy a visszfényeket többször is megvizsgálják, hetekkel vagy hónapokkal később, hogy megfigyeljék a visszfény változásait.

„Megfigyeljük ugyanazt a porfelhőt a visszfény általi megvilágítás előtt, közben és után, és ezáltal megpróbálunk változásokat keresni a molekulák összetételében vagy állapotában, beleértve azt is, hogy az egyes molekulák vagy akár a legkisebb porszemcsék megsemmisülnek-e” – mondta Jencson.

Az infravörös visszfények rendkívül ritkák, mivel olyan speciális szupernóva-robbanást igényelnek, amely rövid, energiadús sugárzási impulzust bocsát ki. A NASA következő űrtávcsöve, a Nancy Grace Roman Space Telescope a galaktikus síkot fogja feltérképezni, ami további infravörös visszfények nyomait eredményezheti, amelyeket majd a Webb részletesen tanulmányozhat.

Forrás: NASA Webb