Webb osserva la formazione di gusci di polvere ricchi di carbonio

Gli astronomi che utilizzano il telescopio spaziale James Webb della NASA/ESA/CSA hanno identificato due stelle responsabili della generazione di polvere ricca di carbonio a soli 5000 anni luce di distanza nella nostra galassia. Mentre le stelle massicce di Wolf-Rayet 140 oscillano l’una accanto all’altra sulle loro orbite allungate, i loro venti si scontrano e producono la polvere ricca di carbonio. Per alcuni mesi ogni otto anni, le stelle formano un nuovo guscio di polvere che si espande verso l’esterno e può eventualmente diventare parte di stelle che si formano altrove nella nostra galassia.

 

 

 

Gli astronomi hanno a lungo cercato di tracciare come elementi come il carbonio, che è essenziale per la vita, si distribuiscono ampiamente in tutto l’Universo. Ora, il telescopio spaziale James Webb ha esaminato in modo più dettagliato una fonte continua di polvere ricca di carbonio nella nostra galassia, la Via Lattea: Wolf-Rayet 140, un sistema di due stelle massicce che seguono un’orbita stretta e allungata.

Mentre oscillano l’una accanto all’altra (all’interno del punto bianco centrale nelle immagini di Webb), i venti stellari di ciascuna stella si scontrano, il materiale si comprime e si forma polvere ricca di carbonio.

Le ultime osservazioni di Webb mostrano 17 gusci di polvere che brillano nella luce del medio infrarosso e che si espandono a intervalli regolari nello spazio circostante.

“Il telescopio ha confermato che questi gusci di polvere sono reali, e i suoi dati hanno anche mostrato che i gusci di polvere si stanno muovendo verso l’esterno a velocità costanti, rivelando cambiamenti visibili in periodi di tempo incredibilmente brevi”, ha detto Emma Lieb, autrice principale del nuovo articolo e dottoranda presso l’Università di Denver in Colorado.

Ogni guscio corre lontano dalle stelle a più di 2600 chilometri al secondo, quasi l’1% della velocità della luce. 

“Siamo abituati a pensare agli eventi nello spazio che si svolgono lentamente, nel corso di milioni o miliardi di anni”, ha aggiunto Jennifer Hoffman, coautrice e professoressa all’Università di Denver.

 “In questo sistema, l’osservatorio sta mostrando che i gusci di polvere si stanno espandendo da un anno all’altro”.

“Vedere il movimento in tempo reale di questi gusci tra le osservazioni di Webb che sono state prese a soli 13 mesi di distanza è davvero notevole”, ha detto Olivia Jones, co-autrice presso l’Astronomy Technology Centre del Regno Unito di Edimburgo. 

“Questi nuovi risultati ci stanno dando un primo assaggio del ruolo potenziale di sistemi binari così massicci come fabbriche di polvere nell’Universo”.

Come un orologio, i venti delle stelle generano polvere per diversi mesi ogni otto anni, mentre la coppia si avvicina al minimo durante un’orbita ampia e allungata.

Webb mostra anche dove si ferma la formazione di polvere: cerca la regione più scura in alto a sinistra in entrambe le immagini.

Le immagini del medio infrarosso del telescopio hanno rilevato gusci che sono persistiti per più di 130 anni (i gusci più vecchi si sono dissipati abbastanza da essere ora troppo deboli per essere rilevati).

I ricercatori ipotizzano che le stelle alla fine genereranno decine di migliaia di gusci di polvere nel corso di centinaia di migliaia di anni.

“Le osservazioni nel medio infrarosso sono assolutamente cruciali per questa analisi, poiché la polvere in questo sistema è abbastanza fredda. Le osservazioni nel vicino infrarosso e in luce visibile mostrerebbero solo i gusci più vicini alla stella”, ha spiegato Ryan Lau, co-autore e astronomo presso NSF NOIRLab a Tucson, in Arizona, che ha guidato la ricerca iniziale su questo sistema. 

“Con questi nuovi incredibili dettagli, il telescopio ci sta anche permettendo di studiare esattamente quando le stelle stanno formando polvere, quasi al giorno”.

La distribuzione delle polveri non è uniforme. Anche se queste differenze non sono evidenti nelle immagini di Webb, il team ha scoperto che parte della polvere si è “accumulata”, formando nuvole amorfe e delicate grandi quanto il nostro intero Sistema Solare. Molte altre singole particelle di polvere galleggiano liberamente.

Ogni granello è piccolo quanto un centesimo della larghezza di un capello umano. Grumosa o meno, tutta la polvere si muove alla stessa velocità ed è ricca di carbonio.

Cosa accadrà a queste stelle nel corso di milioni o miliardi di anni, dopo che avranno finito di “spruzzare” di polvere l’ambiente circostante? La stella Wolf-Rayet in questo sistema è 10 volte più massiccia del Sole e si avvicina alla fine della sua vita.

Nel suo “atto” finale, questa stella esploderà come una supernova, forse spazzando via alcuni o tutti i gusci di polvere, o collasserà in un buco nero, che lascerebbe intatti i gusci di polvere.

Anche se nessuno può prevedere con certezza cosa accadrà, i ricercatori fanno il tifo per lo scenario del buco nero. “Una delle principali domande in astronomia è: da dove viene tutta la polvere nell’universo?” Ha detto Lau.

 “Se la polvere ricca di carbonio come questa sopravvive, potrebbe aiutarci a iniziare a rispondere a questa domanda”.

“Sappiamo che il carbonio è necessario per la formazione di pianeti rocciosi e sistemi solari come il nostro”, Ha aggiunto Hoffman

. “È emozionante dare un’occhiata a come i sistemi stellari binari non solo creano polvere ricca di carbonio, ma la spingono anche nel nostro vicinato galattico“.

Questi risultati sono stati pubblicati sull’Astrophysical Journal Letters e sono stati presentati in una conferenza stampa al 245° meeting dell’American Astronomical Society a National Harbor, nel Maryland.

 

 

Immagine: NASA, ESA, CSA, STScI, E. Lieb (University of Denver), R. Lau (NSF NOIRLab), J. Hoffman (University of Denver)