El telescopio Webb de la NASA captura el preludio rara vez visto de una supernova

La rara vista de una estrella Wolf-Rayet, una de las estrellas más luminosas, más masivas y más detectables brevemente, fue una de las primeras observaciones realizadas por el telescopio espacial James Webb de la NASA en junio de 2022. Webb muestra la estrella, WR 124 , con un detalle sin precedentes con sus potentes instrumentos infrarrojos. La estrella está a 15.000 años luz de distancia en la constelación de Sagitta.

La estrella luminosa y caliente Wolf-Rayet 124 (WR 124) es prominente en el centro de la imagen compuesta del telescopio espacial James Webb que combina longitudes de onda de luz del infrarrojo cercano y del infrarrojo medio. La estrella muestra los picos de difracción característicos de la cámara de infrarrojo cercano de Webb (NIRCam), causados por la estructura física del propio telescopio. NIRCam equilibra eficazmente el brillo de la estrella con el gas y el polvo más débiles que la rodean, mientras que el instrumento de infrarrojo medio (MIRI) de Webb revela la estructura de la nebulosa. Las estrellas de fondo y las galaxias de fondo pueblan el campo de visión y se asoman a través de la nebulosa de gas y polvo que ha sido expulsada de la estrella masiva envejecida para abarcar 10 años luz en el espacio. En la estructura de la nebulosa se puede leer una historia de los episodios pasados de masa de la estrella. En lugar de capas lisas, la nebulosa se forma a partir de eyecciones aleatorias y asimétricas. Los cúmulos brillantes de gas y polvo parecen renacuajos que nadan hacia la estrella, con colas saliendo detrás de ellos, arrastrados por el viento estelar. Esta imagen combina varios filtros de ambos instrumentos de imágenes Webb, con el color rojo asignado a longitudes de onda de 4,44, 4,7, 12,8 y 18 micrones (F444W, F470N, F1280W, F1800W), verde a 2,1, 3,35 y 11,3 micrones (F210M, F335M, F1130W) y azul a 0,9, 1,5 y 7,7 micras (F090W, F150W, F770W). Imagen ampliable Acérquese y explore los sorprendentes detalles capturados por Webb. Créditos IMAGEN: NASA, ESA, CSA, STScI, equipo de producción Webb ERO

Las estrellas masivas corren a través de sus ciclos de vida, y solo algunas de ellas pasan por una breve fase Wolf-Rayet antes de convertirse en supernova, lo que hace que las observaciones detalladas de Webb de esta rara fase sean valiosas para los astrónomos. Las estrellas Wolf-Rayet están en proceso de desprenderse de sus capas externas, lo que da como resultado sus característicos halos de gas y polvo. La estrella WR 124 tiene 30 veces la masa del Sol y ha arrojado material equivalente a 10 soles, hasta ahora. A medida que el gas expulsado se aleja de la estrella y se enfría, se forma polvo cósmico y brilla en la luz infrarroja detectable por Webb .

El origen del polvo cósmico que puede sobrevivir a una explosión de supernova y contribuir al "presupuesto de polvo" general del universo es de gran interés para los astrónomos por múltiples razones. El polvo es parte integral del funcionamiento del universo: alberga estrellas en formación, se reúne para ayudar a formar planetas y sirve como plataforma para que las moléculas se formen y se agrupen, incluidos los componentes básicos de la vida en la Tierra. A pesar de las muchas funciones esenciales que desempeña el polvo, todavía hay más polvo en el universo del que pueden explicar las teorías actuales de formación de polvo de los astrónomos. El universo está operando con un superávit de presupuesto de polvo. 

Webb abre nuevas posibilidades para estudiar detalles en el polvo cósmico, que se observa mejor en longitudes de onda de luz infrarrojas. La cámara de infrarrojo cercano de Webb (NIRCam) equilibra el brillo del núcleo estelar de WR 124 y los detalles nudosos en el gas circundante más débil. El Instrumento de infrarrojo medio (MIRI) del telescopio revela la estructura grumosa de la nebulosa de gas y polvo del material expulsado que ahora rodea a la estrella. Antes de Webb, los astrónomos amantes del polvo simplemente no tenían suficiente información detallada para explorar las cuestiones de la producción de polvo en entornos como WR 124, y si los granos de polvo eran lo suficientemente grandes y abundantes para sobrevivir a la supernova y convertirse en una contribución significativa al presupuesto general de polvo. Ahora esas preguntas se pueden investigar con datos reales. 

Este "selfie" se creó utilizando una lente de imagen de pupila especializada dentro del instrumento NIRCam que fue diseñado para tomar imágenes de los segmentos del espejo primario en lugar de imágenes del espacio. Esta configuración no se usa durante las operaciones científicas y se usa estrictamente con fines de ingeniería y alineación. En este caso, el segmento brillante apuntó a una estrella brillante, mientras que los demás no están actualmente en la misma alineación. Esta imagen dio una indicación temprana de la alineación del espejo primario con el instrumento. Crédito: NASA

Estrellas como WR 124 también sirven como analogía para ayudar a los astrónomos a comprender un período crucial en la historia temprana del universo. Estrellas moribundas similares primero sembraron el universo joven con elementos pesados ​​​​forjados en sus núcleos, elementos que ahora son comunes en la era actual, incluso en la Tierra. 

La imagen detallada de Webb de WR 124 conserva para siempre un breve y turbulento tiempo de transformación, y promete futuros descubrimientos que revelarán los misterios ocultos durante mucho tiempo del polvo cósmico.

El telescopio espacial James Webb es el principal observatorio de ciencia espacial del mundo. Webb resolverá misterios en nuestro sistema solar, mirará más allá de mundos distantes alrededor de otras estrellas y explorará las misteriosas estructuras y orígenes de nuestro universo y nuestro lugar en él. Webb es un programa internacional dirigido por la NASA con sus socios, ESA (Agencia Espacial Europea) y CSA (Agencia Espacial Canadiense).

Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial Leah Ramsay

Leah Ramsay

Space Telescope Science Institute, Baltimore, Maryland

Christine Pulliam

Space Telescope Science Institute, Baltimore, Maryland

Publicado en Webb el 14 de marzo del 2023, enlace publicación.