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La luminosa y caliente estrella Wolf-Rayet 124 (WR 124) destaca en el centro de la imagen compuesta del telescopio espacial James Webb de la NASA/ESA/CSA que combina longitudes de onda de luz infrarroja cercana e infrarroja media. La estrella muestra los característicos picos de difracción de la Cámara del Infrarrojo Cercano (NIRCam) del Webb, causados por la estructura física del propio telescopio. La NIRCam equilibra eficazmente el brillo de la estrella con el gas y el polvo más tenues que la rodean, mientras que el instrumento de infrarrojo medio (MIRI) de Webb revela la estructura de la nebulosa. Estrellas y galaxias de fondo pueblan el campo de visión y se asoman a través de la nebulosa de gas y polvo que ha sido expulsada de la estrella masiva envejecida para abarcar 10 años luz a través del espacio. En la estructura de la nebulosa puede leerse la historia de los últimos episodios de pérdida de masa de la estrella. En lugar de caparazones lisos, la nebulosa está formada por eyecciones aleatorias y asimétricas. Los grupos brillantes de gas y polvo parecen renacuajos nadando hacia la estrella, con sus colas saliendo detrás de ellos, arrastradas por el viento estelar. Esta imagen combina varios filtros de ambos instrumentos de imagen Webb, con el color rojo asignado a las longitudes de onda de 4,44, 4,7, 12,8 y 18 micras (F444W, F470N, F1280W, F1800W), el verde a 2,1, 3,35 y 11,3 micras (F210M, F335M, F1130W) y el azul a 0,9, 1,5 y 7,7 micras (F090W, F150W, F770W). [Descripción de la imagen: Una estrella grande y brillante brilla en el centro con estrellas más pequeñas dispersas por toda la imagen. Una nube grumosa de material rodea a la estrella central, con más material por encima y por debajo que en los lados, dejando asomar en algunos lugares estrellas de fondo. El material de la nube es amarillo más cerca de la estrella]. Crédito: NASA, ESA, CSA, STScI, Webb ERO Production Team |
Una estrella
Wolf-Rayet es un raro preludio del famoso acto final de una estrella masiva: la supernova. Como una de sus primeras observaciones en 2022, el telescopio espacial James Webb de la NASA/ESA/CSA captó la estrella Wolf-Rayet WR 124 con un detalle sin precedentes. Un característico halo de gas y polvo enmarca la estrella y brilla en la luz infrarroja detectada por Webb, mostrando una estructura nudosa y un historial de eyecciones episódicas. A pesar de ser el escenario de una "muerte" estelar inminente, los astrónomos también observan las estrellas Wolf-Rayet en busca de nuevos comienzos. En las turbulentas nebulosas que rodean a estas estrellas se está formando polvo cósmico, compuesto por los elementos pesados que constituyen el Universo moderno, incluida la vida en la Tierra.
La rara visión de una estrella Wolf-Rayet -entre las más luminosas, masivas y brevemente detectables que se conocen- fue una de las primeras observaciones realizadas por el telescopio espacial James Webb de la NASA/ESA/CSA. Webb muestra la estrella WR 124 con un detalle sin precedentes gracias a sus potentes instrumentos infrarrojos. La estrella se encuentra a 15 000 años luz, en la constelación de Sagitario.
Las estrellas masivas recorren a toda velocidad sus ciclos vitales, y no todas pasan por una breve fase Wolf-Rayet antes de convertirse en supernova, lo que hace que las observaciones detalladas de Webb sean valiosas para los astrónomos. Las estrellas Wolf-Rayet están en proceso de desprenderse de sus capas externas, dando lugar a sus característicos halos de gas y polvo. La estrella WR 124 tiene 30 veces la masa del Sol y ha expulsado 10 soles de material, hasta ahora. A medida que el gas expulsado se aleja de la estrella y se enfría, se forma polvo cósmico que brilla en la luz infrarroja detectable por Webb.
El origen del polvo cósmico que puede sobrevivir a la explosión de una supernova y contribuir al "presupuesto de polvo" global del Universo es de gran interés para los astrónomos por muchas razones. El polvo forma parte integrante del funcionamiento del Universo: alberga estrellas en formación, se agrupa para ayudar a formar planetas y sirve de plataforma para que se formen y agrupen moléculas, incluidos los componentes básicos de la vida en la Tierra. A pesar de las muchas funciones esenciales que desempeña el polvo, todavía hay más polvo en el Universo del que pueden explicar las actuales teorías de formación de polvo de los astrónomos. El Universo funciona con un excedente de polvo.
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Se sabe que las estrellas Wolf-Rayet son eficientes productoras de polvo, y el Instrumento del Infrarrojo Medio (MIRI) del Telescopio Espacial James Webb de la NASA/ESA/CSA lo muestra con gran efecto. El polvo cósmico más frío brilla en las longitudes de onda más largas del infrarrojo medio, mostrando la estructura de la nebulosa de WR 124. La nebulosa, de 10 años luz de ancho, está formada por material desprendido de la estrella envejecida en eyecciones aleatorias, y por polvo producido en la turbulencia subsiguiente. Esta brillante etapa de pérdida de masa precede a la supernova final de la estrella, cuando la fusión nuclear en su núcleo se detiene y la presión de la gravedad la hace colapsar sobre sí misma y explotar. Como demuestra MIRI aquí, Webb ayudará a los astrónomos a explorar cuestiones que hasta ahora sólo estaban al alcance de la teoría, cuestiones como cuánto polvo crean las estrellas como ésta antes de explotar en una supernova, y cuánto de ese polvo es lo suficientemente grande como para sobrevivir a la explosión y pasar a servir como bloque de construcción de futuras estrellas y planetas. En esta imagen, el rojo se asigna a longitudes de onda de 12,8 y 18 micras (F1280W, F1800W), el verde a 11,3 micras (F1130W) y el azul a 7,7 micras (F770W). [Descripción de la imagen: Una gran nube brillante de color amarillo, rosa y púrpura rodea una estrella blanca que parece un pequeño copo de nieve. Algunas pequeñas estrellas azules de fondo son visibles. Unos huecos oscuros rompen la nube, y pequeñas áreas brillantes en la parte superior e inferior izquierda parecen cardúmenes de renacuajos nadando hacia la estrella central. Hay zonas en las que grupos de material caliente brillante son expulsados hacia el exterior por la estrella, como el pelo que sale detrás de alguien que está delante de un ventilador]. Crédito: NASA, ESA, CSA, STScI, Webb ERO Production Team |
Webb abre nuevas posibilidades para estudiar los detalles del polvo cósmico, que se observa mejor en longitudes de onda de luz infrarroja. La cámara de infrarrojo cercano (NIRCam) de Webb equilibra el brillo del núcleo estelar de WR 124 y los detalles nudosos del gas circundante, más tenue. El instrumento de infrarrojo medio (MIRI) del telescopio revela la estructura grumosa de la nebulosa de gas y polvo que rodea a la estrella. Antes de Webb, los astrónomos amantes del polvo simplemente no disponían de información lo suficientemente detallada como para explorar cuestiones como la producción de polvo en entornos como WR 124, y si ese polvo era de tamaño y cantidad suficientes como para sobrevivir y contribuir de forma significativa al balance global de polvo. Ahora esas cuestiones pueden investigarse con datos reales.
Estrellas como WR 124 también sirven como análogo para ayudar a los astrónomos a comprender un período crucial en la historia temprana del Universo. Estrellas moribundas similares sembraron el Universo joven con los elementos pesados forjados en sus núcleos, elementos que ahora son comunes en la era actual, incluso en la Tierra.
La imagen detallada de WR 124 obtenida por Webb conserva para siempre un breve y turbulento periodo de transformación, y promete futuros descubrimientos que revelarán los misterios del polvo cósmico, ocultos durante mucho tiempo.