Ein Wolf-Rayet-Stern ist ein seltener Auftakt zum berühmten letzten Akt eines massereichen Sterns: der Supernova. Als eine seiner ersten Beobachtungen im Jahr 2022 hat das James-Webb-Weltraumteleskop der NASA/ESA/CSA den Wolf-Rayet-Stern WR 124 in beispielloser Detailtreue aufgenommen. Ein charakteristischer Halo aus Gas und Staub umrahmt den Stern und leuchtet im Infrarotlicht, das von Webb entdeckt wurde, und zeigt eine knorrige Struktur und eine Geschichte episodischer Auswürfe.
Obwohl sie der Schauplatz eines bevorstehenden stellaren „Todes“ sind, suchen Astronomen auch nach Wolf-Rayet-Sternen, um Einblicke in neue Anfänge zu erhalten. Kosmischer Staub bildet sich in den turbulenten Nebeln, die diese Sterne umgeben, Staub, der aus den Bausteinen der schweren Elemente des modernen Universums besteht, einschließlich des Lebens auf der Erde.
Der seltene Anblick eines Wolf-Rayet-Sterns – einer der leuchtendsten, massereichsten und am schnellsten nachweisbaren bekannten Sterne – war eine der ersten Beobachtungen des James-Webb-Weltraumteleskops der NASA/ESA/CSA. Webb zeigt den Star WR 124 mit seinen leistungsstarken Infrarot-Instrumenten in beispielloser Detailtreue. Der Stern ist 15.000 Lichtjahre entfernt im Sternbild Schütze.
Bildnachweis: ESA Webb
Massive Sterne rasen durch ihre Lebenszyklen, und nicht alle durchlaufen eine kurze Wolf-Rayet-Phase, bevor sie zu einer Supernova werden, was Webbs detaillierte Beobachtungen für Astronomen wertvoll macht. Wolf-Rayet-Sterne werfen gerade 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 Material im Wert von 10 Sonnen abgeworfen. Wenn sich das ausgestoßene Gas vom Stern wegbewegt und abkühlt, bildet sich kosmischer Staub und leuchtet im von Webb erkennbaren Infrarotlicht.
Die Entstehung von kosmischem Staub, der eine Supernova-Explosion überleben und zum gesamten „Staubhaushalt“ des Universums beitragen kann, ist für Astronomen aus vielen Gründen von großem Interesse. 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. 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.
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.
Bildnachweis: ESA Webb
Das Mittelinfrarot-Instrument (MIRI) des Teleskops zeigt die klumpige Struktur des Gas- und Staubnebels, der 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 dieser Staub von ausreichender Größe und Menge war, um 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, um Astronomen dabei zu helfen, eine entscheidende Periode in der frühen Geschichte des Universums zu verstehen. Ähnliche sterbende Sterne besäten das junge Universum mit den schweren Elementen, die in ihren Kernen geschmiedet wurden – Elemente, die heute in der gegenwärtigen Ära üblich sind, einschließlich auf der Erde.
Bildnachweis: ESA Webb
Webbs detailliertes Bild von WR 124 bewahrt für immer eine kurze, turbulente Zeit der Transformation und verspricht zukünftige Entdeckungen, die die lang gehüllten Geheimnisse des kosmischen Staubs enthüllen werden.