Webb legt de zelden geziene prelude van een supernova vast

Een Wolf-Rayet-ster is een zeldzame prelude op de beroemde slotact van een massieve ster: de supernova. Als een van de eerste waarnemingen in 2022 legde de James Webb-ruimtetelescoop van NASA/ESA/CSA de Wolf-Rayet-ster WR 124 vast met ongekend detail.

Bij de foto: Wolf-Rayet 124 (NIRCam en MIRI samengesteld beeld). Foto: NASA, ESA, CSA, STScI, Webb ERO-productieteam

Een kenmerkende halo van gas en stof omlijst de ster en gloeit in het infrarode licht dat door Webb wordt gedetecteerd, met een knoestige structuur en een geschiedenis van episodische uitstoting.

Ondanks dat ze het toneel zijn van een naderende stellaire 'dood', kijken astronomen ook naar Wolf-Rayet-sterren voor inzicht in een nieuw begin. Kosmisch stof vormt zich in de turbulente nevels die deze sterren omringen, stof dat is samengesteld uit de zware bouwstenen van het moderne heelal, waaronder het leven op aarde.

De zeldzame aanblik van een Wolf-Rayet-ster - een van de helderste, meest massieve en kortst waarneembare sterren die we kennen - was een van de eerste waarnemingen van de NASA/ESA/CSA James Webb-ruimtetelescoop. Webb toont de ster WR 124 in ongekend detail met zijn krachtige infraroodinstrumenten. De ster staat op een afstand van 15.000 lichtjaar in het sterrenbeeld Sagitta.

Niet alle sterren maken een Wolf-Rayet-fase door voordat ze een supernova worden. De gedetailleerde waarnemingen van Webb zijn dan ook waardevol voor sterrenkundigen

Wolf-Rayet-sterren zijn bezig hun buitenste lagen af te werpen, wat resulteert in hun karakteristieke halo's van gas en stof. De ster WR 124 is 30 keer de massa van de zon en heeft tot nu toe 10 zonnen aan materiaal afgestoten. Terwijl het uitgestoten gas van de ster weg beweegt en afkoelt, vormt zich kosmisch stof en gloeit het in het infrarode licht dat door Webb kan worden gedetecteerd.

De oorsprong van kosmisch stof dat een supernova-ontploffing kan overleven en kan bijdragen aan het totale 'stofbudget' van het heelal, is om vele redenen van groot belang voor astronomen.

Stof is een integraal onderdeel van de werking van het heelal: het verbergt zich vormende sterren, het verzamelt zich om planeten te helpen vormen en het dient als een platform voor moleculen om zich te vormen en samen te klonteren - inclusief de bouwstenen van het leven op aarde. Ondanks de vele essentiële rollen die stof speelt, is er nog steeds meer stof in het heelal dan de huidige stofvormingstheorieën van astronomen kunnen verklaren. Het heelal werkt met een “stofbudgetoverschot”.

Webb opent nieuwe mogelijkheden voor het bestuderen van details in kosmisch stof, dat het beste kan worden waargenomen in het infrarode. De Near-Infrared Camera (NIRCam) van Webb brengt de helderheid van de stellaire kern van WR 124 in evenwicht met de knoestige details in het zwakkere omringende gas.

Het innovatieve Mid-Infrared Instrument (MIRI), waarvan de helft door Europa is bijgedragen, onthult de klonterige structuur van de gas- en stofnevel rond de ster in ongekend detail.

Vóór Webb hadden stofminnende astronomen simpelweg niet genoeg gedetailleerde informatie om vragen over stofproductie in omgevingen zoals WR 124 te onderzoeken, en of dat stof van voldoende grootte en hoeveelheid was om te overleven en een significante bijdrage te leveren aan het totale stofbudget. Nu kunnen die vragen worden onderzocht met echte gegevens.

Sterren zoals WR 124 dienen ook als een analoog om astronomen te helpen een cruciale periode in de vroege geschiedenis van het heelal te begrijpen. Soortgelijke stervende sterren bezaaiden het jonge heelal met de zware elementen die in hun kernen waren gesmeed — elementen die nu gebruikelijk zijn in het huidige tijdperk, ook op aarde.

Webb's gedetailleerde beeld van WR 124 bewaart voor altijd een korte, turbulente tijd van transformatie en belooft toekomstige ontdekkingen die de lang gehulde mysteries van kosmisch stof zullen onthullen.

Vertaling: Jan Vyvey
Bron: Europees Ruimteagentschap ESA 

JWST - Meer informatie

Webb is de grootste, krachtigste telescoop die ooit in de ruimte is gelanceerd. In het kader van een internationale samenwerkingsovereenkomst leverde ESA de lanceringsservice van de telescoop met behulp van de Ariane 5-draagraket. In samenwerking met partners was ESA verantwoordelijk voor de ontwikkeling en kwalificatie van Ariane 5-aanpassingen voor de Webb-missie en voor de aanschaf van de lanceerservice door Arianespace. ESA leverde ook de werkpaardspectrograaf NIRSpec en 50% van het mid-infraroodinstrument MIRI, dat is ontworpen en gebouwd door een consortium van nationaal gefinancierde Europese instituten (het MIRI European Consortium) in samenwerking met JPL en de Universiteit van Arizona.