Webb observa cómo se forman y expanden capas de polvo ricas en carbono en un sistema estelar
Los astrónomos llevan mucho tiempo intentando averiguar cómo elementos como el carbono, esencial para la vida, se distribuyen ampliamente por el universo. Ahora, el telescopio espacial James Webb de la NASA ha examinado con mayor detalle una fuente actual de polvo rico en carbono en nuestra propia galaxia, la Vía Láctea: Wolf-Rayet 140, un sistema de dos estrellas masivas que siguen una órbita estrecha y alargada.
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| Compare las dos imágenes en el infrarrojo medio tomadas por el telescopio espacial James Webb de Wolf-Rayet 140, un sistema de capas de polvo expulsadas por dos estrellas masivas que están en una órbita alargada. Observa la parte superior derecha de las dos primeras imágenes. Hay dos triángulos alineados para mostrar la diferencia que suponen 14 meses: el polvo se aleja de las estrellas centrales a casi el 1 % de la velocidad de la luz y ya no se alinea en la tercera imagen. Cuando los vientos de las estrellas masivas, que están enterradas dentro de la región central blanca en la primera y segunda imágenes, chocan y ese material se comprime, forma polvo rico en carbono que se aleja de las estrellas. Esto ocurre durante unos meses durante cada órbita de ocho años, lo que es una de las razones por las que el polvo no se "esparce" de manera uniforme alrededor de las estrellas para formar capas completas. Wolf-Rayet 140 se encuentra a poco más de 5.000 años luz de distancia en nuestra galaxia, la Vía Láctea. Créditos: Imagen: NASA, ESA, CSA, STScI. Ciencia: Emma Lieb (Universidad de Denver), Ryan Lau (NOIRLab de la NSF), Jennifer Hoffman (Universidad de Denv |
A medida que se mueven unas sobre otras (dentro del punto blanco central en las imágenes del Webb), los vientos estelares de cada estrella chocan entre sí, el material se comprime y se forma polvo rico en carbono. Las últimas observaciones del Webb muestran 17 capas de polvo que brillan en luz infrarroja media y que se expanden a intervalos regulares hacia el espacio circundante.
“El telescopio no sólo confirmó que estas capas de polvo son reales, sus datos también mostraron que las capas de polvo se están moviendo hacia afuera a velocidades constantes, revelando cambios visibles en períodos de tiempo increíblemente cortos”, dijo Emma Lieb, autora principal del nuevo artículo y estudiante de doctorado en la Universidad de Denver en Colorado.
Cada capa se aleja de las estrellas a más de 2.600 kilómetros por segundo, casi el 1% de la velocidad de la luz. “Estamos acostumbrados a pensar que los acontecimientos en el espacio ocurren lentamente, a lo largo de millones o miles de millones de años”, añadió Jennifer Hoffman, coautora y profesora de la Universidad de Denver. “En este sistema, el observatorio muestra que las capas de polvo se expanden de un año a otro”.
Como si se tratara de un reloj, los vientos de las estrellas generan polvo durante varios meses cada ocho años, ya que ambas estrellas realizan su aproximación más cercana durante una órbita amplia y alargada. El Webb también muestra cómo varía la formación de polvo: busque la región más oscura en la parte superior izquierda de ambas imágenes.
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| Estas imágenes son una composición de exposiciones independientes adquiridas por el telescopio espacial James Webb utilizando el instrumento MIRI. Se utilizaron varios filtros para muestrear diferentes rangos de longitud de onda infrarroja. El color resulta de asignar diferentes tonos (colores) a cada imagen monocromática (escala de grises) asociada con un filtro individual. En este caso, los colores asignados son: Rojo: F2100W Verde: F1500W Azul: F770W. Imagen: NASA, ESA, CSA, STScI. Ciencia: Emma Lieb (Universidad de Denver), Ryan Lau (NOIRLab de la NSF), Jennifer Hoffman (Universidad de Denver) |
Las imágenes de infrarrojo medio del telescopio detectaron capas que han persistido durante más de 130 años (las capas más antiguas se han disipado lo suficiente como para que ahora sean demasiado tenues para detectarlas). Los investigadores especulan que las estrellas finalmente generarán decenas de miles de capas de polvo a lo largo de cientos de miles de años.
“Las observaciones en el infrarrojo medio son absolutamente cruciales para este análisis, ya que el polvo en este sistema es bastante frío. La luz del infrarrojo cercano y visible solo mostraría las capas más cercanas a la estrella”, explicó Ryan Lau, coautor y astrónomo de NSF NOIRLab en Tucson, Arizona, quien dirigió la investigación inicial sobre este sistema. “Con estos increíbles nuevos detalles, el telescopio también nos permite estudiar exactamente cuándo las estrellas están formando polvo, casi exactamente”.
La distribución del polvo no es uniforme. Aunque esto no es obvio a primera vista, al hacer zoom sobre las capas de las imágenes del Webb se revela que parte del polvo se ha “amontonado” y ha formado nubes amorfas y delicadas tan grandes como todo nuestro sistema solar. Muchas otras partículas de polvo individuales flotan libremente. Cada partícula es tan pequeña como una centésima parte del ancho de un cabello humano. Grumoso o no, todo el polvo se mueve a la misma velocidad y es rico en carbono.
El futuro de este sistema
¿Qué pasará con estas estrellas dentro de millones o miles de millones de años, una vez que hayan terminado de “rociar” su entorno con polvo? La estrella Wolf-Rayet de este sistema es diez veces más masiva que el Sol y se acerca al final de su vida. En su “acto” final, esta estrella explotará como una supernova (posiblemente destruyendo algunas o todas las capas de polvo) o colapsará en un agujero negro , lo que dejaría las capas de polvo intactas.
Aunque nadie puede predecir con certeza lo que sucederá, los investigadores están apoyando la hipótesis del agujero negro. “Una pregunta importante en astronomía es: ¿de dónde proviene todo el polvo del universo?”, dijo Lau. “Si el polvo rico en carbono como este sobrevive, podría ayudarnos a comenzar a responder esa pregunta”.
“Sabemos que el carbono es necesario para la formación de planetas rocosos y sistemas solares como el nuestro”, añadió Hoffman. “Es emocionante echar un vistazo a cómo los sistemas estelares binarios no solo crean polvo rico en carbono, sino que también lo impulsan hacia nuestro vecindario galáctico”.
Estos resultados se han publicado en la revista Astrophysical Journal Letters y se presentaron en una conferencia de prensa en la 245ª reunión de la Sociedad Astronómica Americana en National Harbor, Maryland.
El telescopio espacial James Webb es el principal observatorio de ciencia espacial del mundo. Webb resolverá misterios de nuestro sistema solar, observará mundos distantes alrededor de otras estrellas y sondeará 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, la ESA (Agencia Espacial Europea) y la Agencia Espacial Canadiense.
Contacto con los medios
Instituto Científico del Telescopio Espacial Claire Blome , Baltimore, Maryland
Instituto Científico del Telescopio Espacial Christine Pulliam , Baltimore, Maryland
Publicado en Webb Space Telescope el 13 de enero del 2025, enlace publicación.
