Neueste Beobachtungen des James-Webb-Weltraumteleskops haben komplexe Muster und Strukturen innerhalb des interstellaren Staubs enthüllt, der zwischen den Sternen schwebt. Diese neuen Bilder bieten einen verfeinerten Blick auf den Fluss und die Turbulenzen des interstellaren Mediums in der Nähe des Supernova-Restes Cassiopeia A, der vor mehreren hundert Jahren explodierte.
Das Licht dieser Explosion hat sich nach außen ausgebreitet und den dünnen Staub, den es trifft, reflektiert und erhitzt. Dieses Material ist so dünn und schwach, dass seine Komplexität den Forschern bis jetzt weitgehend entgangen ist. Dank der Infrarotfähigkeiten von Webb können Wissenschaftler nun ein umfassenderes Verständnis der Struktur der interstellaren Umgebung gewinnen.
Bemerkenswerterweise können Veränderungen in diesen Strukturen auf einer Zeitskala von Tagen beobachtet werden. Das Teleskop erfasste im August und September 2024 mehrere Bilder eines 'Strangs' aus Staub in der Nähe von Cassiopeia A und zeigte signifikante Veränderungen, während das Licht durch die kosmischen Striationen wanderte und ein Phänomen namens Licht-Echo erzeugte.
'Wir sehen Schichten wie eine Zwiebel,' sagte der Astronom Josh Peek vom Space Telescope Science Institute. 'Wir glauben, dass jede dichte, staubgefüllte Region, die wir beobachten, und viele, die wir nicht sehen, so im Inneren aussieht. Wir hatten nur nie die Gelegenheit, hinein zu schauen, bis jetzt.'
Licht-Echos können einige der beeindruckendsten Ansichten in der Galaxie erzeugen. Sie entstehen, wenn ein Lichtfunke in den Raum strahlt und auf eine physische Barriere trifft, wie z.B. kosmische Staubwolken, die das Licht zu einem anderen Zeitpunkt als der ursprünglichen Explosion reflektieren. Dieses Phänomen kann genutzt werden, um den Raum und die darin befindlichen Objekte zu kartieren und zu verstehen.
Bislang stammen die meisten erkannten Licht-Echos von sehr hellen Ereignissen oder von dichterem Staub in der Nähe der Lichtquelle, wie wir es bei dem Stern V838 Monocerotis sehen. Dünnerer Staub, der weiter von der Quelle entfernt ist, ist viel schwieriger zu beobachten.
Das Infrarot-Teleskop von Webb ist optimiert, um schwaches Licht zu erkennen, das andere Instrumente nicht erfassen können; daher richteten Astronomen ihr Augenmerk auf einen Staubfaden, der sich in der Nähe und hinter, aber ohne Verbindung zu Cassiopeia A befindet, einem Stern, dessen Explosion in den 1670er Jahren 11.000 Lichtjahre entfernt beobachtet wurde. Dieser Faden wurde zuvor als Licht-Echo vom inzwischen stillgelegten Spitzer-Weltraumteleskop der NASA identifiziert, das nicht die Auflösung von Webb hatte.
'Wir waren ziemlich schockiert, dieses Detail zu sehen,' bemerkte der Astronom Jacob Jencson vom California Institute of Technology.
Vielleicht am überraschendsten war die Entdeckung, dass die Umgebung in 'Blätter' aus dichtem Material angeordnet ist, mit Knoten und Spiralen, ähnlich wie die Knoten, die man in einem Baumfaser sehen könnte. Die Forscher konnten Details über einen Bereich von etwa 400 astronomischen Einheiten beobachten, was 400 Mal der Entfernung zwischen Erde und Sonne entspricht.
Die Forscher glauben, dass diese Strukturen mit den magnetischen Feldlinien, die den Raum durchziehen, in Verbindung stehen könnten. Wenn dies der Fall ist, eröffnet das Studium der Evolution von Licht-Echos eine neue Ära in der Untersuchung von magnetisierter Turbulenz.