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Der seltene Anblick eines Wolf-Rayet-Sterns – einer der hellsten, massereichsten und kurzlebigsten Sterne – war eine der ersten Beobachtungen des James-Webb-Weltraumteleskops der NASA im Juni 2022. Webb zeigt den Stern WR 124 mit seinen leistungsstarken Infrarot-Instrumenten in beispiellosem Detailreichtum. Der Stern im Sternbild Sagitta ist 15.000 Lichtjahre entfernt.
Nur wenige massereiche Sterne durchlaufen in ihren Lebenszyklen eine kurze Wolf-Rayet-Phase, bevor sie zur Supernova werden. Das Webbs bietet erstmals die Möglichkeit detaillierter Beobachtungen dieser seltenen Phase. Wolf-Rayet-Sterne werfen ihre äußeren Schichten ab, was zu ihren charakteristischen Lichthöfen aus Gas und Staub führt. Der Stern WR 124 hat die 30-fache Masse der Sonne und hat bisher 10 Sonnenmassen an Material abgeworfen. Wenn sich das ausgestoßene Gas vom Stern wegbewegt und abkühlt, bildet sich kosmischer Staub und leuchtet im von Webb erkennbaren Infrarotlicht.
Der Ursprung von kosmischem Staub, den eine Supernova-Explosion hinterlässt, ist für Astronomen aus mehreren Gründen von großem Interesse.
1. Staub ist ein wesentlicher Bestandteil der Funktionsweise des Universums: Er schützt die Bildung von Sternen, sammelt sich zur Bildung von Planeten und dient als Plattform für die Bildung und Verklumpung von Molekülen – einschließlich der Bausteine des Lebens auf der Erde.
2. Trotz der vielen wesentlichen Rollen, die Staub spielt, gibt es immer noch mehr Staub im Universum, als die aktuellen Staubbildungstheorien der Astronomen erklären können. Das Universum arbeitet mit einem Staubhaushaltsüberschuss.
3. Ein großer, heller Stern leuchtet in der Mitte, während kleinere Sterne über das Bild verteilt sind. Eine klumpige Materialwolke umgibt den Zentralstern, mit mehr Material oben und unten als an den Seiten.
4. Wolf-Rayet-Sterne sind als effiziente Staubproduzenten bekannt, und das Mittelinfrarot-Instrument am James-Webb-Weltraumteleskop der NASA zeigt dies mit großer Wirkung. Kühlerer kosmischer Staub leuchtet bei den längeren mittleren Infrarotwellenlängen und zeigt die Struktur des Nebels von WR 124.
Webb eröffnet neue Möglichkeiten zur Untersuchung von Details in kosmischem Staub, der am besten im infraroten Wellenlängenbereich des Lichts beobachtet werden kann. Die Nahinfrarotkamera (NIRCam) von Webb gleicht die Helligkeit des Sternkerns von WR 124 und die knorrigen Details im schwächeren umgebenden Gas aus. Das Mittelinfrarot-Instrument (MIRI) des Teleskops enthüllt die klumpige Struktur des Gas- und Staubnebels des ausgestoßenen Materials, das jetzt den Stern umgibt. Vor Webb verfügten staubliebende Astronomen einfach nicht über genügend detaillierte Informationen, um Fragen der Staubproduktion in Umgebungen wie WR 124 zu untersuchen und ob die Staubkörner groß und reichlich genug waren, um die Supernova zu überleben und einen signifikanten Beitrag zum gesamten Staubhaushalt zu leisten . Jetzt können diese Fragen mit echten Daten untersucht werden.
Sterne wie WR 124 dienen auch als Analogon, das Hinweise liefert, Vorgänge im frühen Universum zu verstehen. Ähnliche sterbende Sterne reicherten zuerst das junge Universum mit schweren Elementen an, die in ihren Kernen fusioniert wurden – Elemente, die in der heuten Ära des Unsiversums üblich sind: einschließlich der Zusammensetzung der Erde.
Webbs detailliertes Bild von WR 124 dokumentiert eine kurze und selten zu beobachtende Phase des Materieumsatzes im Universum, wie sie noch nie ein Mensch zuvor gesehen hat. Es macht Hoffnug, weitere Geheimnisse hinter dem Schleier des kosmischen Staubs zu lüften.
Das James-Webb-Weltraumteleskop ist das weltweit führende Observatorium für Weltraumwissenschaften. Webb wird Rätsel in unserem Sonnensystem lösen, in ferne Welten um andere Sterne blicken und die mysteriösen Strukturen und Ursprünge unseres Universums erforschen. Webb ist ein internationales Programm von NASA, ESA (European Space Agency) und CSA (Canadian Space Agency).
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