Webb zrobił potężne zdjęcie kosmosu. A na nim same niespodzianki

Nauka jest piękna, a najnowsze zdjęcie wykonane przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba właśnie to udowadnia. Fotografia pokazuje nam obszar, w którym rodzą się gwiazdy, ujawniając przy okazji jedne z najtrudniejszych do znalezienia obiektów.

Obszar formowania się gwiazd nazwany IC 348 znajduje się zaledwie 1000 lat świetlnych od Ziemi w gwiazdozbiorze Perseusza. W regionach takich jak IC 348 zimne obłoki wodoru cząsteczkowego zapadają się pośród świecących, wyrzeźbionych kosmicznych krajobrazów, tworząc nowe gwiazdy.

Proces formowania się gwiazd może prowadzić do powstania imponująco różnorodnych obiektów, od masywnych gwiazd, które giną po zaledwie kilku milionach lat w eksplozjach supernowych, po najmniejsze i najpowszechniejsze gwiazdy, które żyją długo i generują potężne burze gwiezdne.

Najmniejsze gwiazdy mają około 8 proc. masy Słońca. Poniżej tej masy kryje się dziwna i intrygująca klasa obiektów zwanych brązowymi karłami.

Brązowe karły powstają w ten sam sposób co gwiazdy, poprzez zapadanie się obłoków molekularnych, ale w przeciwieństwie do gwiazd, ich jądra nigdy nie nagrzewają się na tyle, aby spalić wodór w hel (choć wiele z nich na krótko spala deuter, czyli ciężki wodór, na wczesnym etapie swojego życia).

Nadal nie jest jasne jak małe są najmniejsze obiekty powstające w procesie formowania się gwiazd. Innymi słowy, jak mały jest najmniejszy brązowy karzeł? Tego właśnie naukowcy mieli nadzieję się dowiedzieć, wykorzystując czułe instrumenty Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba do badania IC 348.

Naukowcy, którzy chcieli odpowiedzieć na to pytanie, po raz pierwszy wykorzystali Webba do badania IC 348 w 2022 r., kiedy odkryli brązowe karły o masie zaledwie trzy do czterech razy większej od masy Jowisza. Teraz ten sam zespół badawczy wykorzystał Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba do jeszcze głębszej eksploracji tego regionu w poszukiwaniu jeszcze mniejszych brązowych karłów. 

Zespół wykorzystał kamerę bliskiej podczerwieni NIRCam (ang. Near-Infrared Camera ) Webba, aby uchwycić ciepły blask młodych brązowych karłów i nowo narodzonych gwiazd. Widać je na tym nowym zdjęciu IC 348.

Po wybraniu kandydatów na brązowe karły na podstawie ich kolorów i jasności, w 2025 r. zespół przeprowadził obserwacje spektroskopowe za pomocą spektrografu bliskiej podczerwieni NIRSpec (ang. Near-Infrared Spectrograph) Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba, aby zbadać masy brązowych karłów.

Głębokie obserwacje Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webbaa ujawniły coś niezwykłego - brązowe karły o masie zaledwie dwukrotnie większej od masy Jowisza, zaledwie 0,19 proc. masy Słońca. Są to najmniej masywne znane brązowe karły, a ich istnienie stanowi wyzwanie dla modeli powstawania gwiazd.

Oprócz odkrycia tych niezwykle lekkich brązowych karłów, obserwacje Webba przyniosły jeszcze więcej niespodzianek. Jak się okazuje, jeden z najlżejszych nowo odkrytych brązowych karłów wykazywał oznaki dysku, co sugerowało, że wokół niego mogą formować się planety, mimo że sam brązowy karzeł ma masę planety!

Podczas analizy widm brązowych karłów z IC 348, zespół badawczy odkrył również cechę, którą przypisali węglowodorom, czyli cząsteczkom zbudowanym wyłącznie z atomów wodoru i węgla. Cechę tę zaobserwowano wyłącznie w atmosferach brązowych karłów o najniższej masie, co sugeruje, że te ekstremalne obiekty mogą występować w odrębnej klasie widmowej.

Gwiazdy i brązowe karły IC 348 to nie jedyne atrakcje na tym zdjęciu. W prawym górnym rogu zdjęcia znajduje się niezwykle szczegółowy zbiór protogwiazd. Kilku z nich towarzyszą obiekty Herbiga-Haro, czyli jasne obszary, które powstają, gdy dżety z rozwijających się, nowo narodzonych gwiazd zderzają się z gazem i pyłem wokół gwiazdy.

Długi, wąski obiekt zorientowany poziomo w tym narożniku to HH 797, który został wcześniej zaprezentowany jako Zdjęcie Miesiąca Webba . Po bliższym przyjrzeniu się okazuje się, że to źródło to dwie protogwiazdy z niemal równoległymi wypływami. Tuż na prawo od HH 797 znajduje się źródło w kształcie śmigła HH 211, które charakteryzuje się zarówno wąskimi strumieniami, jak i szerszymi wypływami.