Por qué el polvo de las estrellas masivas es clave para entender la formación de galaxias

Las estrellas masivas surten al medio interestelar de partículas de polvo tan diminutas que su tamaño se mide en nanómetros, reveló un estudio dirigido por Donglin Wu, estudiante de Yale.

El hallazgo proporciona un nuevo marco para calcular cuánto polvo de carbono contribuyen estas estrellas a la galaxia, una cuestión fundamental para entender la formación de planetas y la evolución galáctica, expone la investigación publicada en The Astrophysical Journal.

Según los resultados obtenidos por Wu y su equipo, WR 112 es capaz de generar cada año una cantidad de polvo equivalente a tres lunas terrestres, cifra que lo posiciona como uno de los mayores productores conocidos en esta categoría de sistemas binarios.

Esta capacidad productiva coloca bajo nueva luz el rol de las estrellas Wolf-Rayet en la distribución de materiales esenciales para futuras generaciones estelares.

Las estrellas y la formación de polvo interestelar

En el centro de la investigación se encuentra la dinámica de las estrellas Wolf-Rayet, cuyos vientos estelares, al combinarse y chocar con los de su compañera en un sistema binario, crean zonas densas y enfriadas donde el polvo puede formarse antes de ser expulsado al espacio. Así, el sistema denominado WR 112 es un ejemplo paradigmático de esta fenomenología, donde una estrella masiva, extremadamente caliente y cercana al final de su vida, orbita junto a otra de características similares.

El equipo de Wu se apoyó en observaciones captadas por el Telescopio Espacial James Webb (JWST) y el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Las imágenes en el rango infrarrojo medio del JWST permitieron identificar los arcos espirales de polvo que caracterizan WR 112, mientras que las mediciones precisas de ALMA no detectaron el mismo polvo en el espectro milimétrico. Esta ausencia solo podía explicarse si los granos presentes fueran excepcionalmente pequeños o cálidos, ya que los detectores de ALMA no son sensibles a partículas de ese rango minúsculo.

Descubrimiento de partículas diminutas y su impacto en la astrofísica

El análisis conjunto de los datos de JWST y ALMA reveló que la mayor parte del polvo interestelar generado en WR 112 consiste en granos más pequeños que un micrómetro, con una proporción significativa cuya dimensión apenas alcanza algunos nanómetros. Wu calificó el hallazgo como “asombroso”, subrayando que la relación entre la magnitud de la estrella y la de los granos de polvo que produce es de un trillón a uno.

El equipo internacional, que incluyó a Héctor Arce, profesor de astronomía en Yale, y Daisuke Nagai, profesor de física y astronomía en la misma universidad, identificó dos poblaciones claras de granos: una mayoría de tamaño nanométrico y otra menor de aproximadamente 0,1 micrómetros. Este resultado concilia décadas de discrepancias en mediciones previas de sistemas similares, donde los datos parecían indicar la prevalencia exclusiva de partículas extremadamente pequeñas o, por el contrario, de mayor tamaño.

Además, los investigadores estudiaron los procesos físicos capaces de destruir o evaporar estos granos en el intenso entorno radiativo de estrellas como WR 112. Determinaron que los granos intermedios son especialmente vulnerables, lo que explica su escasez comparativa en la muestra observada.

Implicaciones galácticas y el camino hacia nuevos planetas

El fenómeno estudiado por Wu y sus colaboradores clarifica cómo los sistemas binarios masivos, y en particular aquellos con estrellas Wolf-Rayet en etapas avanzadas, pueden tener una influencia decisiva en la cantidad de polvo de carbono distribuido en la galaxia. El polvo estelar cumple un papel esencial en el proceso de formación planetaria, pues estos granos actúan como material base para la coagulación y consolidación de objetos cada vez mayores.

La niñez de Wu en Shanghái, marcada por una fascinación temprana por los misterios del firmamento, nutre la sensibilidad científica que impregnó el estudio, realizado dentro de un programa de investigación de verano del Instituto Tecnológico de California. “La astronomía y la astrofísica se conectan con algo muy romántico”, reflexionó Wu al medio The Astrophysical Journal: “Miras al cielo nocturno y piensas en lo inmenso que es. Hay tantas cosas que aún son desconocidas, cosas difíciles de observar, cosas raras”.

WR 112, como sistema estelar poco común y prolífico en la producción de polvo, pasa así a ocupar un lugar central en el análisis de los procesos que determinan la composición y evolución de todas las galaxias conocidas.