詹姆斯-韋伯太空望遠鏡（JWST）在7月拍攝到的一張遙遠的WR140號恆星被同心的幾何波紋包圍的奇怪圖片使全世界的天文學家感到困惑，甚至引發了互聯網上瘋狂的猜測，認為這可能是一個光年之外的外星巨型基礎設施的證據。

這張令人困惑的照片是在JWST開始科學運作並公佈其第一批完整圖像後不久拍攝的。它迅速在互聯網上引發了激烈的辯論，一些人猜測這些巨大的漣漪是由外星人造成的。歐洲航天局科學和探索高級顧問、詹姆斯-韋伯太空望遠鏡科學工作組成員馬克-麥考林（Mark McCaughrean）將這張圖片描述為”瘋狂的”。

WR140 JWST圖像顯示了從WR140雙星發出的同心塵埃環。資料來源：NASA-ESA-CSA-STScI-JPL-Caltech

然而，兩位澳大利亞天文學家在最近發表在《自然》和《自然-天文學》上的兩篇配套論文中解釋說，所看到的圍繞著這顆恆星的17個同心環實際上是由一對熱星的循環互動所產生的一系列巨大的塵埃殼，其中一顆是垂死的沃爾夫- 拉葉星，被鎖定在一個緊密的軌道上。

悉尼大學悉尼天文學研究所的Peter Tuthill教授說：”像鐘錶一樣，WR140每隔八年就會噴出一個雕刻好的煙圈，然後像氣球一樣在恆星風中膨脹起來，八年後，當雙星在其軌道上返回時，出現了另一個環，與之前的環相同，在前一個環的氣泡內流向太空，就像一組巨大的俄羅斯套娃。”

經過18個軌道（或144年）的循環塵埃形成後的WR140外殼的3D模型。資料來源：Yinuo Han/Peter Tuthill/Ryan Lau

WR140這對恆星是由一顆巨大的Wolf-Rayet恆星和一顆更加巨大的藍色超巨星組成的，它們在八年的軌道上受到引力的約束。雖然所有的恆星都會產生恆星風，但由沃爾夫- 拉葉星產生的風更類似於恆星颶風。風中的元素，例如碳，會凝結成煙塵，煙塵的溫度高到足以在紅外線下發出亮光。塵埃雲，就像被風吹起的煙霧一樣，為望遠鏡提供了一些跟隨氣流的觀察對象。

因為這兩顆恆星處於橢圓軌道而不是圓形軌道，所以當WR140的雙星同伴接近然後離開最接近點時，塵埃的產生就會打開和關閉。根據2006年以來用其他望遠鏡收集的數據，Tuthill教授和他以前的學生Yinuo Han，現在在劍橋大學的天文學研究所創建了一個塵埃羽流幾何形狀的三維模型。

WR140膨脹中的環星塵埃結構的近紅外圖像。資料來源：Yinuo Han和Peter Tuthill

這個模型是為《自然》雜誌的論文創建的，Han是論文的第一作者，結果完美地解釋了JWST在7月獲得的奇怪結果。由於這一貢獻和其他貢獻，韓文國和Tuthill教授也成為《自然-天文學》論文的共同作者，其中有新的韋布數據。

更重要的是，在他們的《自然》論文中，Han和Tuthill教授首次展示了強烈的星光進入物質並使其加速的直接證據，此前他們追踪了由兩顆巨大的恆星之間的暴力互動產生的巨大塵埃羽。

WR140雙星系統的插圖。資料來源：Amanda Smith/IoA/劍橋大學

眾所周知，星光帶有動量，對物質產生了一種被稱為”輻射壓力”的推動。天文學家經常看到這種情況的後果，即物質在宇宙中高速滑行，但是從來沒有在行動中捕捉到這個過程。直接觀察由重力以外的力量引起的加速度是很少見的，而且從來沒有在這樣的恆星環境中看到過。

Wolf-Rayet，其O型藍超巨星和太陽的相對大小，位於圖像左上方。資料來源：JPL-加州理工學院

使用被稱為乾涉測量的成像技術，它能夠像夏威夷凱克望遠鏡10米鏡面的變焦鏡頭一樣，澳洲的天文學家能夠恢復WR140的足夠清晰的圖像用於研究。

他們發現，塵埃並不像人們想像的那樣，隨著風從恆星中流出來，形成一個朦朧的球。相反，塵埃在兩顆恆星的風相撞的地方附近凝結，在兩顆恆星之間的錐形衝擊波的表面。由於繞行的雙星在不斷運動，衝擊波前部也在旋轉。煙塵羽流被包裹成螺旋狀，就像水滴在花園的灑水器中形成螺旋狀的方式一樣。

經過18個軌道（或144年）的循環塵埃形成後，WR140外殼的原始和處理的三維模型。資料來源：Yinuo Han/Peter Tuthill/Ryan Lau

“在沒有外力的情況下，每個塵埃螺旋應該以恆定的速度膨脹，”Han說。”我們起初很困惑，因為我們無法讓我們的模型符合觀測結果，直到我們最終意識到我們看到了新的東西。數據不吻合是因為膨脹速度不是恆定的，而是它在加速。我們第一次在相機上捕捉到了這一點。”

他們在WR140雙星的三維模型中加入了星光對塵埃的加速作用，它就能完美地解釋他們的觀測數據。而且也最終解釋了後來用JWST發現的奇怪的同心環。

Tuthill教授說：”從某種意義上說，我們一直知道這一定是外流的原因，但我從未夢想過我們能夠像這樣看到物理學的工作。當我現在看這些數據時，我看到WR140的羽流像塵埃組成的巨大風帆一樣展開。當它捕捉到來自恆星的光子風時，就像一艘遊艇捕捉到陣風一樣突然向前飛躍。”

隨著韋伯望遠鏡現在開始運作，研究人員將能夠更多地了解WR140和類似系統。美國國家光學-紅外天文研究實驗室的助理天文學家、《自然-天文學》上發表的JWST研究的主要作者Ryan Lau博士說：”韋伯望遠鏡提供了新的穩定性和靈敏度的極致。我們現在將能夠比在地面上更容易地進行這樣的觀測，為沃爾夫-拉葉星射線物理學的世界打開一扇新的窗口。”