Телескоп Webb запечатлел впечатляющую туманность двух умирающих звезд

Туманность Апеп в искусственных цветах, демонстрирующая инфракрасные данные камеры MIRI телескопа JWST. Автор: Han et al./White et al./Dholakia; NASA/ESA

Накануне защиты моей диссертации мой друг и радиоастроном Джо Каллингем показал мне изображение, которое мы ждали целых пять лет — инфракрасный снимок двух умирающих звезд, сделанный по нашему запросу на Очень Большом Телескопе в Чили.

Я ахнул — звезды были окружены огромной спиралью пыли, словно змея, пожирающая собственный хвост.

Мы назвали её Апеп, в честь египетского бога-змея разрушения. Теперь нашей команде наконец повезло использовать космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) для изучения Апепа.

Если что-то и могло превзойти первый шок от вида его прекрасной спиральной туманности, так это новое потрясающее изображение, данные JWST которого теперь проанализированы в двух статьях на сервере препринтов arXiv.

Бурная смерть звезд

Перед тем как взорваться как сверхновые, самые массивные звезды Вселенной яростно сбрасывают свои внешние водородные слои, обнажая тяжелые ядра.

Такие звезды называются Вольфа-Райе в честь их первооткрывателей, заметивших мощные потоки газа, извергающиеся из этих объектов — гораздо сильнее, чем солнечный ветер нашего Солнца. Стадия Вольфа-Райе длится лишь несколько тысячелетий — мгновение по космическим меркам — перед тем как звезды взрываются.

В отличие от нашего Солнца, многие звезды во Вселенной существуют парами, известными как двойные системы. Это особенно характерно для самых массивных звезд, таких как Вольфа-Райе.

Спирали Апепа, запечатленные Очень Большим Телескопом Европейской космической обсерватории. Автор: <a class="source" href="https://www.eso.org/public/images/eso1838a/">ESO/Callingham et al.</a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">CC BY</a>

Когда свирепые ветры звезды Вольфа-Райе сталкиваются с более слабым ветром её компаньона, они сжимают друг друга. В центре этого шторма образуется плотная, холодная среда, где углеродные ветры могут конденсироваться в пыль. Самые ранние углеродные пылинки во Вселенной — первые частицы, из которых состоят наши тела — образовались именно так.

Пыль от звезды Вольфа-Райе выбрасывается почти по прямой линии, а орбитальное движение звезд закручивает её в спиралевидную туманность, выглядящую точно как вода из разбрызгивателя, если смотреть сверху.

Мы ожидали, что Апеп будет похож на одну из этих элегантных туманностей-«вертушек», открытых нашим коллегой и соавтором Питером Тьюхиллом. К нашему удивлению, это было не так.

Равные соперники

Новое изображение было сделано с помощью инфракрасной камеры JWST, подобной тепловизорам, используемым охотниками или военными. На нём горячий материал показан синим, а более холодный — от зеленого до красного.

Оказалось, Апеп — это не просто одна мощная звезда, обдувающая более слабого компаньона, а две звезды Вольфа-Райе. Соперники имеют почти равные по силе ветра, а пыль распределена в очень широком конусе и закручена в форме ветроуказателя.

Когда мы впервые описали Апеп в 2018 году, мы отметили третью, более далекую звезду, задаваясь вопросом, является ли она частью системы или случайным объектом на линии визирования.

Пыль, казалось, двигалась гораздо медленнее ветров, что было трудно объяснить. Мы предположили, что пыль может переноситься медленным, плотным ветром с экватора быстро вращающейся звезды — редкого явления сегодня, но распространенного в ранней Вселенной.

Новые, гораздо более детальные данные JWST обнаружили еще три пылевых оболочки, удаляющихся дальше, каждая холоднее и слабее предыдущей и расположенных идеально равномерно на фоне вихревой пыли.

Иллюстрация полости, созданной третьей звездой-компаньоном в системе Апеп. Автор: <a class="source" href="https://arxiv.org/abs/2507.14610">White et al. (2025)</a>

Новые данные, новые знания

Данные JWST теперь опубликованы и интерпретированы в двух статьях: одна под руководством астронома из Калтеха Инуо Хана, а другая — магистранта Университета Маккуори Райана Уайта.

Статья Хана раскрывает, как охлаждается пыль туманности, связывает фоновую пыль с передними звездами и предполагает, что звезды находятся дальше от Земли, чем мы думали. Это означает, что они невероятно яркие, но ослабляет наше первоначальное утверждение о медленных ветрах и быстром вращении.

В статье Уайта он разрабатывает быструю компьютерную модель формы туманности и использует её для точного определения орбиты внутренних звезд.

Он также заметил, что в пылевых оболочках есть «укус» именно там, где ветер третьей звезды мог бы врезаться в них. Это доказывает, что семья Апепа — не просто пара близнецов, у них есть третий брат.

Понимание таких систем, как Апеп, рассказывает нам больше о смерти звезд и происхождении углеродной пыли, но эти системы также обладают завораживающей красотой, проистекающей из их кажущейся простой геометрии.

Насилие звездной смерти вырезает головоломки, которые были бы понятны Ньютону и Архимеду, и научная радость — решать их и делиться ими.

Больше информации: Yinuo Han et al, The formation and evolution of dust in the colliding-wind binary Apep revealed by JWST, arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2507.14498
Ryan M. T. White et al, The Serpent Eating Its Own Tail: Dust Destruction in the Apep Colliding-Wind Nebula, arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2507.14610

Источник: The Conversation