Una nueva imagen del telescopio espacial James Webb de la NASA revela una vista cósmica notable: al menos 17 anillos concéntricos de polvo que emanan de un par de estrellas. Situado a poco más de 5.000 años luz de la Tierra, el dúo se conoce como Wolf-Rayet 140.
Cada anillo se creó cuando las dos estrellas se acercaron y sus vientos estelares (corrientes de gas que expulsan al espacio) se encontraron, comprimiendo el gas y formando polvo. Las órbitas de las estrellas las juntan aproximadamente cada ocho años; Así como los anillos en el tronco de un árbol marcan su edad, los bucles de polvo denotan el paso del tiempo.
“Estamos viendo más de un siglo de producción de polvo de este sistema”, dijo Ryan Lau, astrónomo de NOIRLab de NSF y autor principal de un nuevo artículo sobre el sistema, publicado en la revista Nature Astronomy. “La imagen también ilustra la sensibilidad de este telescopio. Antes, solo podíamos ver dos anillos de polvo, utilizando telescopios terrestres. Ahora vemos al menos 17 de ellos”.
Además de la sensibilidad general del Webb, su instrumento de infrarrojo medio (MIRI) está excepcionalmente calificado para estudiar anillos de polvo, o lo que Lau y sus colegas llaman caparazones, porque son más gruesos y anchos de lo que parecen en la imagen. Los instrumentos científicos de Webb detectan luz infrarroja, un rango de longitudes de onda invisible para el ojo humano. MIRI detecta las longitudes de onda infrarrojas más largas, lo que significa que a menudo puede ver objetos más fríos, como anillos de polvo, que los otros instrumentos de Webb. El espectrómetro de MIRI también reveló la composición del polvo, que se compone principalmente de material expulsado de un tipo de estrella conocida como estrella Wolf-Rayet.
Créditos: NASA, ESA, CSA, STScI, JPL-Caltech.
MIRI fue desarrollado conjuntamente entre la NASA y la ESA (Agencia Espacial Europea). El Laboratorio de Propulsión a Chorro en el sur de California dirigió el trabajo de la NASA, y un consorcio multinacional de institutos astronómicos europeos contribuyó a la ESA.
Una estrella Wolf-Rayet es una estrella de tipo O, nacida con al menos 25 veces más masa que nuestro Sol, que se acerca al final de su vida, cuando probablemente colapsará y formará un agujero negro. Una estrella Wolf-Rayet genera poderosos vientos que empujan enormes cantidades de gas al espacio. La estrella Wolf-Rayet de este par en particular puede haber perdido más de la mitad de su masa original a través de este proceso.
¿Cómo se forma el polvo en el viento solar?
Convertir gas en polvo es un poco como convertir harina en pan: requiere condiciones e ingredientes específicos. El elemento más común que se encuentra en las estrellas, el hidrógeno, no puede formar polvo por sí mismo. Pero debido a que las estrellas Wolf-Rayet arrojan tanta masa, también arrojan elementos más complejos que normalmente se encuentran en el interior de una estrella, como el carbono. Los elementos pesados del viento se enfrían a medida que viajan por el espacio y luego se comprimen donde se encuentran los vientos de ambas estrellas.
Algunos otros sistemas Wolf-Rayet forman polvo, pero se sabe que ninguno produce anillos como lo hace Wolf-Rayet 140. El patrón de anillos se forma porque la órbita de la estrella Wolf-Rayet en WR 140 es alargada, no circular. Solo cuando las estrellas se acercan entre sí, aproximadamente a la misma distancia que la Tierra y el Sol, y sus vientos chocan, el gas está bajo suficiente presión para formar polvo. Con órbitas circulares, las binarias Wolf-Rayet pueden producir polvo continuamente.
Lau y sus coautores creen que los vientos de WR 140 también limpiaron el área circundante de escombros con los que de otro modo podría chocar, lo que puede ser la razón por la cual los anillos permanecen tan prístinos en lugar de dispersos. Es probable que haya incluso más anillos que se han vuelto tan débiles y dispersos que ni siquiera Webb puede detectarlos.
Las estrellas Wolf-Rayet pueden parecer exóticas en comparación con nuestro Sol, pero es posible que hayan desempeñado un papel en la formación de estrellas y planetas. Cuando una estrella Wolf-Rayet despeja un área, el material arrastrado puede acumularse en las afueras y volverse lo suficientemente denso como para que se formen nuevas estrellas. Existen alguna evidencia lo que indica que el se formó el sol en tal escenario.
Utilizando datos espectroscópicos de MIRI, el nuevo estudio proporciona la mejor evidencia hasta el momento de que las estrellas Wolf-Rayet producen moléculas de polvo ricas en carbono. Además, la conservación de las capas de polvo indica que este polvo puede sobrevivir en el duro entorno entre las estrellas, proporcionando material para futuras estrellas y planetas.
Los astrónomos estiman que debería haber al menos unos pocos miles de estrellas Wolf-Rayet en nuestra galaxia, pero hasta la fecha solo se han encontrado unas 600.
“Aunque las estrellas Wolf-Rayet son raras en nuestra galaxia porque tienen una vida corta en términos de vidas estelares, es posible que hayan estado produciendo mucho polvo a lo largo de la historia de la galaxia antes de explotar y/o formar agujeros negrosdijo Patrick Morris, astrofísico de Caltech en Pasadena, California, y coautor del nuevo estudio. “Creo que con el nuevo telescopio espacial de la NASA aprenderemos mucho más sobre cómo estas estrellas dan forma al material entre las estrellas y desencadenan la formación de nuevas estrellas en las galaxias”.
Más información sobre el telescopio espacial James Webb
JWST es el observatorio de ciencia espacial líder en el mundo. The Webb resolverá misterios en nuestro sistema solar, observará exoplanetas y explorará las misteriosas estructuras y orígenes de nuestro universo y nuestro lugar en él. El Webb es un programa internacional liderado por la NASA con sus socios, la ESA y la CSA (Agencia Espacial Canadiense).
George Rieke de la Universidad de Arizona es el líder del equipo científico de MIRI en los EE. UU. y Gillian Wright del Centro de Tecnología de Astronomía del Reino Unido es la investigadora principal de MIRI en Europa. Alistair Glasse del ATC del Reino Unido es el científico del instrumento MIRI, y Michael Ressler es el científico del proyecto estadounidense en el JPL. Laszlo Tamas con ATC gestiona el Consorcio Europeo. El JPL dirigió y administró el desarrollo del enfriador criogénico MIRI, en colaboración con el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, y Northrop Grumman en Redondo Beach, California. Caltech administra JPL para la NASA.
Edición: R. Castro.
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