Op de foto zijn maar liefst zeventien stofringen te zien, voortgebracht door een zeldzame dubbelster op duizenden lichtjaren afstand.
Astronomen hebben met behulp van de krachtige James Webb-telescoop een verrassende opname gemaakt. Het gaat om stofringen die wel wat weg hebben van jaarringen van een boom. Een bijzonder plaatje. “De afbeelding laat zien hoe gevoelig de telescoop is,” vertelt astronoom Ryan Lau. “Voorheen konden we met grondobservatoria slechts twee stofringen herkennen. Nu zien we er minstens zeventien.”
Dubbelster
De stofringen zijn voortgebracht door twee gigantische sterren, gezamenlijk bekend als de dubbelster Wolf-Rayet 140. Het kosmische duo bevindt zich op iets meer dan 5000 lichtjaar afstand van de aarde. Elke ring is om de acht jaar gemaakt, op het moment dat de twee sterren elkaar het dichtst naderen. Wanneer hun stellaire winden (gasstromen die ze de ruimte inblazen) elkaar ontmoeten, wordt het gas samengedrukt en stof gevormd.
Net zoals de jaarringen van een boom markeren ook de stofringen van Wolf-Rayet 140 het verstrijken van de tijd. “De gelijkmatige afstand tussen de ringen geeft aan dat de vorming ervan als een uurwerk plaatsvindt; om de acht jaar één.” vertelt onderzoeker Lau. “In dit geval tellen we zeventien stoffige jaarringen. Dit betekent dat de dubbelster al ruim 130 jaar stof produceert.”
Wolf-Rayetsterren zijn zware sterren met een massa van meer dan twintig zonmassa’s die slechts een paar miljoen jaar leven – een oogwenk in kosmische termen. Wolf-Rayetsterren verliezen hun massa door krachtige sterrenwinden, waardoor enorme hoeveelheden gas de ruimte in worden geslingerd. Wolf-Rayet 140 heeft hierdoor mogelijk al meer dan de helft van zijn oorspronkelijke massa verloren. Na het korte leven van Wolf-Rayetsterren exploderen ze in een supernova of hypernova. Uiteindelijk blijft er waarschijnlijk een zwart gat achter.
Wolf-Rayet 140 is vrij uniek. Hoewel we weten dat sommige andere Wolf-Rayetsystemen stof vormen, is van geen enkele bekend dat ze net zulke prachtige stoffige jaarringen maken zoals Wolf-Rayet 140 dat doet. Het opmerkelijke ringpatroon ontstaat doordat de baan van één van de betrokken sterren langwerpig – en dus niet cirkelvormig – is. Pas als de sterren dicht bij elkaar komen – ongeveer dezelfde afstand als die tussen de aarde en de zon – en hun winden botsen, staat het gas onder voldoende druk om stof te vormen. Met cirkelvormige banen kunnen Wolf-Rayetdubbelsterren continu stof produceren.
Brood
Het omzetten van gas in stof lijkt een beetje op het maken van brood uit meel: het vereist specifieke voorwaarden en ingrediënten. Het meest voorkomende element in sterren – waterstof – kan eigenhandig geen stof vormen. Maar omdat Wolf-Rayetsterren zoveel massa afstoten, slingeren ze ook complexere elementen weg die doorgaans diep in het binnenste van een ster opgesloten zitten – waaronder koolstof. De zware elementen in de wind koelen af terwijl ze door de ruimte reizen. Vervolgens worden ze samengeperst op de plek waar de wind van beide sterren elkaar ontmoeten, net zoals wanneer twee handen deeg kneden.
Vorming van sterren en planeten
Wolf-Rayetsterren lijken exotische verschijnselen in vergelijking met onze zon. Maar dat is misschien onjuist. Astronomen vermoeden namelijk dat ze een rol spelen bij de vorming van sterren en planeten. Wanneer een Wolf-Rayetster door zijn krachtige wind zijn nabije omgeving ‘schoonveegt’, kan het opgeveegde materiaal zich aan de rand ophopen. Vervolgens worden er uit dit materiaal weer nieuwe sterren geboren. Er is enig bewijs dat ook onze zon op deze manier het levenslicht zag.
Astronomen denken dat onze Melkweg minstens een paar duizend Wolf-Rayetsterren herbergt. Ze zijn echter lastig te vinden; tot nu toe zijn er slechts ongeveer 600 ontdekt. “Hoewel Wolf-Rayetsterren vanwege hun kortstondige leven vrij zeldzaam zijn, hebben ze in de loop van de geschiedenis mogelijk veel stof geproduceerd voordat ze exploderen en/of zwarte gaten vormen,” stelt onderzoeker Patrick Morris. “Ik denk dat we met de nieuwe ruimtetelescoop van NASA veel meer over deze bijzondere sterren, en hoe ze stervorming in sterrenstelsels aanwakkeren, zullen leren.”
