Por primera vez, el Telescopio Espacial James Webb captura ‘anillos de árboles’ de un tipo raro de sistema estelar

El Telescopio Espacial James Webb de la NASA una vez más ha sorprendido al mundo con sus magníficas imágenes. Esta vez, el JWST, también llamado Webb, capturó los «anillos de los árboles» de un tipo raro de sistema estelar. El telescopio ha captado imágenes de al menos 17 anillos concéntricos de polvo que emanan de un par de estrellas conocidas como Wolf-Rayet 140 (WR140). Situado a más de 5.000 años luz de la Tierra, el par de estrellas forma una «huella digital» en el espacio.

Cuando las dos estrellas se acercan y sus vientos estelares, o corrientes de gas que soplan a través del espacio, se encuentran, comprimiendo el gas y formando polvo, se crean los anillos. Las órbitas de las estrellas están alineadas de manera que los objetos celestes se encuentran aproximadamente una vez cada ocho años. Similares a los anillos que crecen del tronco de un árbol, los rizos de polvo marcan el paso del tiempo.

El estudio que describe los resultados se publicó recientemente en la revista astronomía natural.

El instrumento de infrarrojo medio de Webb (MIRI) está especialmente calificado para estudiar los anillos de polvo. Según un comunicado emitido por la NASA, Ryan Lau, el autor principal del artículo, y sus colegas llaman a los anillos de polvo «cáscaras». Esto se debe a que son más gruesos y anchos de lo que parecen en la imagen.

Webb se especializa en detectar luz infrarroja, un rango de longitudes de onda que el ojo humano no puede detectar. MIRI puede detectar longitudes de onda infrarrojas más largas, lo que significa que a menudo puede ver objetos más fríos, incluidos anillos de polvo. El polvo se forma principalmente a partir de material expulsado por un tipo de estrella conocida como estrella Wolf-Rayet, y el espectrómetro de MIRI pudo detectar la composición de este polvo.

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¿Qué es una estrella Wolf-Rayet?

Una estrella Wolf-Rayet es una estrella de tipo O, que es una estrella de color blanco azulado con temperaturas superficiales que oscilan entre 25 000 y 50 000 Kelvin. Una estrella Wolf-Rayet nace con al menos 25 veces más masa que el Sol y se acerca al final de su vida. Después de la muerte, una estrella Wolf-Rayet probablemente colapsará en un agujero negro.

La estrella arde más durante las etapas más antiguas de su vida que cuando era más joven, y genera poderosos vientos que empujan enormes cantidades de gas al espacio. La estrella Wolf-Rayet en Wolf-Rayet 140 puede haber perdido más de la mitad de su masa original debido a la generación de fuertes vientos.

La estrella 140 de Wolf-Rayet está rodeada de misteriosos anillos concéntricos que parecen ondas. Las olas se desvanecen gradualmente y no son perfectamente redondas. Las estructuras de forma cuadrada son visibles en la imagen.

¿Cómo forman las estrellas Wolf-Rayet anillos concéntricos?

El hidrógeno es el elemento más común que se encuentra en las estrellas y no puede formar polvo por sí solo. Las estrellas Wolf-Rayet también expulsan elementos más complejos que se encuentran en el interior de la estrella, incluido el carbono. De hecho, estas estrellas pierden una cantidad significativa de masa.

A medida que los elementos pesados ​​viajan por el espacio, se enfrían y luego se comprimen en las regiones donde se encuentran los vientos de las dos estrellas. Esto es similar a lo que sucede cuando dos manos amasan la masa, según la NASA.

Cada ocho años, las dos estrellas de Wolf-Rayet 140 producen capas de polvo. Las conchas aparecen como anillos concéntricos, como se ve en la imagen de Webb. Cuando las dos estrellas se unieron y sus vientos estelares chocaron, comprimiendo el gas y formando polvo, se creó cada anillo. Imagen: NASA

Wolf-Rayet 140 es único por los tipos de anillos que fabrica. Dado que la órbita de la estrella Wolf-Rayet en Wolf-Rayet 140 es alargada y no circular, a diferencia de otras estrellas Wolf-Rayet, se forma un patrón de anillo único.

Cuando las estrellas se juntan, aproximadamente a la misma distancia entre la Tierra y el Sol, y los vientos chocan, el gas está bajo suficiente presión para formar polvo. Las estrellas Wolf-Rayet que tienen órbitas circulares producen continuamente polvo.

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¿Qué hace que la imagen de Webb sea única?

En un comunicado emitido por la NASA, Lau dijo que la imagen de Webb revela más de un siglo de producción de polvo del sistema estelar Wolf-Rayet. Agregó que la imagen ilustra cuán sensible es Webb. Antes de que Webb comenzara a operar, los astrónomos solo podían ver dos anillos de polvo, utilizando telescopios espaciales terrestres. Ahora Webb ha permitido a los astrónomos ver al menos 17 anillos de polvo.

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Cómo las estrellas Wolf-Rayet contribuyen a la formación estelar

Según Lau y sus coautores, los vientos de WR 140 barrieron el área circundante de material residual con el que de otro modo podrían chocar. Como resultado, los anillos permanecen tan prístinos, en lugar de manchados o dispersos. Sin embargo, es posible que algunos anillos estén manchados o dispersos, lo que Webb no puede detectar.

Aunque las estrellas Wolf-Rayet parecen exóticas en comparación con el Sol, es posible que hayan desempeñado un papel en la formación de estrellas y planetas. Un fenómeno interesante ocurre cuando las estrellas Wolf-Rayet despejan un área. El material transportado por las estrellas Wolf-Rayet puede acumularse en la periferia y volverse lo suficientemente denso como para formar nuevas estrellas. Algunas evidencias sugieren que el Sol se formó de la misma manera.

Cada ocho años, las dos estrellas de Wolf-Rayet 140 producen capas de polvo.  Las conchas aparecen como anillos concéntricos, como se ve en la imagen de Webb.  Cuando las dos estrellas se unieron y sus vientos estelares chocaron, comprimiendo el gas y formando polvo, se creó cada anillo.  Imagen: NASA
Esta imagen compara las dos estrellas del sistema Wolf-Rayet con el Sol. La estrella Wolf-Rayet tiene 10 veces la masa del Sol, mientras que su compañera tiene 30 veces la masa del Sol. Imagen: NASA

El estudio utilizó datos del modo de espectroscopia de resolución moderada de MIRI para proporcionar la mejor evidencia hasta el momento de que las estrellas Wolf-Rayet producen moléculas de polvo ricas en carbono.

Además, la preservación de las capas de polvo indica que el polvo puede sobrevivir en el duro entorno entre las estrellas y eventualmente proporcionar material para futuras estrellas y planetas.

¿Cuántas estrellas Wolf-Rayet hay en la Vía Láctea?

Los astrónomos estiman que la galaxia de la Vía Láctea tiene al menos unos pocos miles de estrellas Wolf-Rayet. Sin embargo, hasta ahora solo se han descubierto unas 600 estrellas Wolf-Rayet.

Patrick Morris, uno de los coautores del artículo, dijo que aunque las estrellas Wolf-Rayet son raras en la Vía Láctea porque tienen una vida útil corta, es posible que hayan producido mucho polvo a lo largo de la historia de la galaxia antes. . explotan o forman agujeros negros. Agregó que con Webb, los astrónomos podrán aprender mucho más sobre cómo estas estrellas dan forma al material entre las estrellas y desencadenan la formación de nuevas estrellas en las galaxias.

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Webb capturó la imagen de Wolf-Rayet 140 en julio de 2022. La científica ciudadana Judy Schmidt publicó la imagen en Twitter en agosto. Sin embargo, el estudio revisado por pares que describe el hallazgo se publicó en octubre.

Lo que otros astrónomos dicen sobre Wolf-Rayet 140

Mark McCaughrean, científico interdisciplinario del Grupo de Trabajo Científico del Telescopio Espacial James Webb y asesor científico de la Agencia Espacial Europea (ESA), calificó la imagen de «loca», en un hilo de Twitter, y dijo que la estrella de seis puntas de estructura azul es un artefacto debido a la difracción óptica de la estrella brillante en la imagen Webb MIRI (Mid-Infrared Instrument). Explicó que la «cosa roja curva pero cuadrada» es real, una serie de caparazones alrededor de Wolf-Rayet 140, y en realidad está presente en el espacio.

McCaughrean escribió en el mismo hilo que una imagen similar de los datos de MIRI ya aparece en la página de Wikipedia de Wolf-Rayet 140. Dijo que la imagen fue hecha por la científica ciudadana Melina Thévenot.

McCaughrean también explicó la razón probable de la estructura del casco loca. Dijo que las estrellas Wolf-Rayet como Wolf-Rayet 140 son estrellas masivas evolucionadas que expulsaron la mayor parte de sus envolturas de hidrógeno y fusionaron helio o se apagaron por completo. Estas estrellas son muy brillantes y están rodeadas de enormes cantidades de polvo.

El científico explicó que en el caso de Wolf-Rayet 140, el polvo está esculpido por interacciones dinámicas con otra estrella que orbita a su alrededor. WR112 es un sistema similar que está rodeado de caparazones en espiral.

La imagen MIRI tiene una resolución de aproximadamente 1000×1000.

Más información sobre Wolf-Rayet 140

Wolf-Rayet 140 es una estrella moderadamente brillante ubicada en la constelación Cygnus. La estrella Wolf-Rayet está en el cielo en el centro del triángulo formado por las estrellas Deneb, Gamma Cygni y Delta Cygni.

Wolf-Rayet 140 es una estrella variable, es decir, una estrella que cambia de luminosidad.

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