Умирающие звезды производят неожиданно мелкую пыль

Астрономы обнаружили, что редкая пара массивных звезд выбрасывает в космос пылинки размером всего в несколько нанометров. Это открытие, сделанное с помощью телескопов James Webb и ALMA, показывает удивительный контраст между гигантскими размерами звезд и микроскопическими частицами, которые они создают.

Исследуемая система, обозначенная как WR 112, содержит звезду Вольфа–Райе — редкий и короткоживущий тип светил, известный своими экстремальными звездными ветрами. Вместе со звездой-компаньоном она образует двойную систему, где сталкивающиеся ветры создают плотные зоны охлаждения. В этих областях углеродная пыль конденсируется, а затем рассеивается интенсивным излучением.

Данные, опубликованные в The Astrophysical Journal, получены под руководством Дунлиня Ву, студента Йельского университета, который работал в рамках летней программы в Калифорнийском технологическом институте. По словам Ву, разница в размерах между звездой и производимой ею пылью достигает колоссального соотношения — примерно квинтиллион к одному.

Звезды Вольфа–Райе живут всего несколько сотен тысяч лет, но за это время они выбрасывают огромное количество вещества. Инфракрасные снимки телескопа James Webb уже показывали яркие спиральные дуги пыли вокруг WR 112, свидетельствующие о постоянном и структурированном процессе пылеобразования.

Чтобы лучше понять природу этой пыли, ученые сравнили наблюдения JWST с данными миллиметрового диапазона от обсерватории ALMA. Результат оказался неожиданным: если JWST четко видел протяженные спирали в среднем инфракрасном диапазоне, то ALMA не зарегистрировал никакого излучения от пыли на миллиметровых волнах. Это говорит о том, что большинство пылинок слишком малы, чтобы их можно было обнаружить на таких длинах волн.

Исследователи пришли к выводу, что основная масса пыли в спиралях WR 112 имеет размер менее одного микрометра, причем доминируют частицы нанометрового масштаба. Однако была выявлена и вторая, меньшая популяция — зерна размером около 0,1 микрометра. Такое распределение помогает разрешить давние противоречия в наблюдениях подобных систем, которые ранее указывали то на очень мелкую, то на относительно крупную пыль.

Физические процессы вблизи звезд, такие как фрагментация и испарение под действием интенсивного излучения, могут избирательно уничтожать частицы промежуточных размеров. Это объясняет, почему мы наблюдаем именно два основных класса пылинок в этой системе.