El polvo cósmico rico en carbono proviene de diferentes fuentes y se propaga al espacio, donde es necesario para la vida y para la formación de planetas rocosos como el nuestro.
Cuando los astrónomos apuntan sus telescopios a objetos en el cielo, a menudo tienen que lidiar con este polvo cósmico que oscurece sus objetivos y confunde sus observaciones.
Una de las razones por las que se construyó el JWST es para ver a través de parte de este polvo con su visión infrarroja y desbloquear nuevos conocimientos sobre los procesos astrofísicos. En un nuevo trabajo, al JWST se le encomendó la tarea de observar el polvo mismo.
El binario Wolf-Rayet WR 140 Está a unos 5.000 años luz de distancia, en la constelación de Cygnus. En 2022, los investigadores publicaron resultados en Naturaleza Astronomía revelando detalles sobre la estrella binaria. Los resultados mostraron que los vientos estelares de ambas estrellas chocan regularmente, produciendo anillos de polvo rico en carbono que se expanden hacia afuera de las estrellas.
«Las binarias masivas de viento en colisión que albergan una estrella Wolf-Rayet (WR) presentan una fuente potencialmente importante de polvo y enriquecimiento químico en el medio interestelar», escribieron los autores, señalando que aún no se comprende la composición química del polvo y cómo sobrevive. .
«El binario Wolf-Rayet WR 140, rico en carbono, presenta un laboratorio astrofísico ideal para investigar estas cuestiones, dado su período orbital bien definido y sus episodios predecibles de formación de polvo cada 7,93 años alrededor del paso del periastrón», explicaron los autores en su investigación.
El entorno cercano a estas estrellas cuando están cerca unas de otras es caótico, incluso hostil. Los vientos de estas estrellas evolucionadas son químicamente ricos, y cuando el viento más fuerte de la estrella WR choca con el viento de la estrella obstetrael gas se comprime y se produce polvo. Dado que el polvo sólo se produce en el periastrón, forma anillos discretos.
«Las binarias WC (estrellas Wolf-Rayet de la secuencia de carbono) de viento en colisión galáctica con nebulosas de polvo circunestelares resolubles proporcionan laboratorios importantes para estudiar este proceso de formación de polvo, donde las observaciones de las últimas décadas han demostrado cómo se regula la formación de polvo. por la órbita del sistema binario», explican los autores del artículo de 2022.
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El par de estrellas masivas, una a lobo-rayet y uno un estrella obstetraorbitan entre sí y alcanzan el periastro cada 7,93 años. Es entonces cuando chocan los poderosos vientos estelares de ambas estrellas. Los astrónomos creen que las estrellas Wolf-Rayet evolucionadas y sus vientos en colisión podrían ser responsables de algunos de los primeros granos de polvo carbonoso y material orgánico del Universo.
El JWST capturó las imágenes originales de 2022 unos 5,5 años después del último periastrón en 2016. Ahora, unos 14 meses después de la observación inicial del JWST de WR 140, el telescopio espacial ha echado otra mirada detenida al binario que interactúa y sus anillos concéntricos de carbono en expansión. -polvo rico. Las imágenes muestran cuánto se han expandido los anillos en menos de dos años.
«El telescopio confirmó que estas capas de polvo son reales, y sus datos también mostraron que las capas de polvo se están moviendo hacia afuera a velocidades constantes, revelando cambios visibles durante períodos de tiempo increíblemente cortos», dijo Emma Lieb, autora principal del nuevo artículo y estudiante de doctorado en la Universidad de Denver en Colorado.
Es relativamente raro ver objetos astronómicos exhibir cambios en escalas de tiempo tan cortas como esta. Durante sólo 14 meses, cada ocho años, los vientos estelares chocan y producen los visibles anillos de polvo ricos en carbono. Si bien se sabe que los binarios WR producen polvo rico en carbono, la mayoría de los pares no son tan activos y sus periastros están mucho más separados en el tiempo.
«Estamos acostumbrados a pensar que los acontecimientos en el espacio tienen lugar 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».
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«Ver el movimiento en tiempo real de estos proyectiles entre las observaciones de Webb que se realizaron con sólo 13 meses de diferencia es realmente notable», dijo Olivia Jones, coautora del Centro de Tecnología Astronómica del Reino Unido en Edimburgo. «Estos nuevos resultados nos están dando una primera idea del papel potencial de estos binarios masivos como fábricas de polvo en el Universo».
Los astrónomos han detectado otras estrellas WC que producen anillos de polvo. Sin embargo, el WR 140 los supera a todos. «La extensión de estas capas circunestelares distantes detectadas alrededor de WR 140 supera la de todos los demás sistemas de WC que forman polvo conocidos en factores de 4 o más», explican los autores del artículo de 2022.
Las estrellas siguen órbitas amplias y alargadas y cuando sus vientos chocan cada ocho años, producen polvo rico en carbono durante varios meses. Los potentes anillos de polvo MIRI del JWST obtuvieron imágenes de hace más de 130 años.
Las capas más antiguas se han disipado en el espacio interestelar y ya no son coherentes ni visibles. Es posible que parte de ese material ya haya sido absorbido en la formación estelar.
Gracias a MIRI, los investigadores descubrieron que WR 140 probablemente generará decenas de miles de capas de polvo durante 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. Las observaciones en el infrarrojo cercano y en luz visible sólo mostrarían las capas más cercanas a la estrella», explicó Ryan Lau, coautor del estudio. autor y astrónomo de NSF NOIRLab en Tucson, Arizona.
Lau dirigió la investigación inicial sobre este sistema en 2022. «Con estos nuevos e increíbles detalles, el telescopio también nos permite estudiar exactamente cuándo se forman polvo las estrellas, casi al día».
Estas imágenes JWST no lo muestran, pero no todo el polvo tiene forma de anillos. Parte de ella se encuentra en nubes más grandes que todo nuestro Sistema Solar. Una parte flota libremente como partículas de polvo individuales, cada una de las cuales sólo mide una centésima parte del ancho de un cabello humano. En todos los casos, el polvo es rico en carbono y se mueve a la misma velocidad.
Una estimación dice que los anillos están separados por aproximadamente 1,4 billones de kilómetros. A modo de comparación, si nuestro Sol estuviera creando estas capas, una capa estaría aproximadamente al cinco por ciento de la distancia a Alfa Centauri, nuestro vecino más cercano, antes de que se creara la siguiente capa.
Con el tiempo, cesará la creación de capas de polvo ricas en carbono. La mayoría de las estrellas WR terminan sus vidas como supernovas, y algunas posiblemente colapsen directamente en agujeros negros.
Pero eso es en un futuro lejano. En el futuro inmediato de la humanidad, WR 140 seguirá produciendo estas capas de polvo ricas en carbono, y el JWST seguirá observando este laboratorio natural para ver cómo sucede todo.
Este artículo fue publicado originalmente por Universo hoy. Lea el artículo original.