Webb observa capas de polvo ricas en carbono en un sistema estelar

Observaciones con el telescopio espacial James Webb han identificado dos estrellas responsables de generar polvo rico en carbono a tan solo 5.000 años luz de distancia.

Los astrónomos han intentado durante mucho tiempo rastrear cómo elementos como el carbono, que es esencial para la vida, se distribuyen ampliamente por el Universo. Este proceso ha sido observado ahora en un sistema de dos estrellas masivas que siguen una órbita estrecha y alargada.

A medida que las estrellas masivas del sistema Wolf-Rayet 140 se acercan una a la otra (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 confirmó que estas capas de polvo son reales, y sus datos también mostraron que se están moviendo hacia afuera a velocidades constantes, revelando cambios visibles en períodos de tiempo increíblemente cortos", dijo en un comunicado 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 en eventos en el espacio que ocurren lentamente, a lo largo de millones o miles de millones de años", agregó 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 al siguiente".

"Ver el movimiento en tiempo real de estas capas entre las observaciones de Webb, que se tomaron con solo 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 visión del papel potencial de estos sistemas binarios masivos como fábricas de polvo en el Universo".

Como un reloj, los vientos de las estrellas generan polvo durante varios meses cada ocho años, mientras el par realiza su aproximación más cercana durante una órbita amplia y alargada. Webb también muestra dónde se detiene la formación de polvo: la región más oscura en la parte superior izquierda de las imágenes.

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. Las observaciones en el infrarrojo cercano y en luz visible solo mostrarían 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 al día".

La distribución del polvo no es uniforme. Aunque estas diferencias no son obvias en las imágenes del Webb, el equipo descubrió que parte del polvo se ha "amontonado", formando nubes amorfas y delicadas que son tan grandes como todo nuestro Sistema Solar. Muchas otras partículas de polvo individuales flotan libremente. Cada mota 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 en millones o miles de millones de años, después de que hayan terminado de "rociar" su entorno con polvo? La estrella Wolf-Rayet en este sistema es 10 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 el escenario del agujero negro. "Una pregunta importante en astronomía es, ¿de dónde viene 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", agregó Hoffman. "Es emocionante tener una idea de 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 Astrophysical Journal Letters y se presentaron en una conferencia de prensa en la 245.ª reunión de la American Astronomical Society.