Por primera vez, se puede observar con gran nitidez una imagen inédita de la producción de polvo por el choque de viento de dos estrellas masivas, tomadas con el Telescopio Espacial James Webb (JWST, por sus siglas en inglés).

Joel Sánchez Bermúdez, investigador del Instituto de Astronomía (IA), es el único mexicano en participar en esta colaboración internacional, que agrupa a 32 investigadores de 34 instituciones de ocho países: Estados Unidos, Reino Unido, Canadá, Australia, Francia, Alemania, Japón y México. El grupo científico está encabezado por Ryan M. Lau, del NSF’s NOIR Lab, ubicado en Tucson, Arizona, y perteneciente a la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos.

Las estrellas que hay en el universo tienen diferentes masas. Hay unas como el Sol, que son relativamente pequeñas. Las que tienen al menos ocho veces la masa del Sol se consideran masivas o de alta masa, explicó Sánchez Bermúdez.

“Esas estrellas son muy importantes para la evolución química del universo, porque generan la mayoría de los elementos químicos pesados que existen, ya sea a lo largo de su vida o a través de su muerte en forma de explosiones de supernovas”, detalló.

Las masivas tienen una característica muy particular: 90 por ciento de ellas están en sistemas múltiples o binarios. Eso quiere decir que hay al menos dos estrellas orbitando una alrededor de la otra, a diferencia de las estrellas de baja masa, como el Sol, en donde la proporción de sistemas múltiples es menor.

“Cada una de las estrellas masivas orbitando tiene un cierto viento estelar, que es básicamente gas lanzado desde la fotosfera exterior de la estrella. Lo que puede ocurrir es que, cuando un par de estrellas se encuentran cerca a lo largo de sus órbitas, el viento de las mismas choca entre sí. En esta colisión de vientos es justamente en la que pueden ocurrir fenómenos muy interesantes, como la formación de polvo”, refirió Sánchez Bermúdez.

El artículo que se está publicando, en el que Sánchez Bermúdez es colaborador, es parte de un programa de Ciencia Temprana con el JWST y se difunde hoy en la revista Nature Astronomy. Las observaciones se obtuvieron en el infrarrojo medio con la cámara MIRI del telescopio, la cual observa radiación entre cuatro y 12 micras.

“Estamos viendo más de un siglo de producción de polvo en este sistema”, declaró a la NASA Ryan M. Lau. “El estudio también demuestra que el polvo formado por este tipo de sistemas binarios está compuesto principalmente de granos de polvo de Carbono del tamaño de nanómetros”, añadió Sánchez Bermúdez.

La imagen reafirma el gran poder de observación del Telescopio Espacial James Webb. “También ilustra qué tan sensitivo es el JWST. Antes de estas observaciones, sólo éramos capaces de ver dos anillos de polvo usando telescopios en Tierra. Ahora vemos 17”, agregó Ryan M. Lau a la NASA.

Sánchez Bermúdez comentó que el proyecto es el primero de una serie de investigaciones de varios de estos sistemas binarios de estrellas masivas que están interactuando. Para esto, hemos utilizado varias cámaras del Telescopio Espacial James Webb, en particular MIRI y NIRISS, concluyó el investigador mexicano.

En sus propias palabras

Joel Sánchez*

Soy astrofísico investigador del Instituto de Astronomía de la Universidad Nacional Autónoma de México y colaborador de un artículo de investigación que se publica hoy para la revista científica Nature Astronomy.

En esta investigación realizamos un análisis científico de una imagen impresionante captada por el Telescopio Espacial James Webb de un sistema binario de estrellas masivas, conocido como WR 140.

Dichas estrellas, que están en el corazón de WR 140, orbitan entre sí, describiendo órbitas elípticas con una duración o un periodo de alrededor de ocho años. Cuando estas estrellas se encuentran muy cercanas durante su trayectoria orbital, el gas de los vientos de las mismas choca entre sí, generando una compresión tal, que son capaces de producir polvo. Así que, en cada uno de los periodos orbitales, se genera un anillo o una capa de polvo que después se expande por el universo.

La imagen captada con el instrumento MIRI (Mid-Infrared Instrument) en el infrarrojo medio del telescopio espacial James Webb, nos ha permitido observar 17 de esos anillos sin el periodo orbital de este sistema.

Lo anterior significa que hemos sido capaces de trazar la trayectoria de la formación de polvo durante los últimos 150 años. Las estrellas masivas, como las que se encuentran en el centro de WR 140 son muy importantes para entender la evolución química del universo. Son estas estrellas las que generan la mayoría de los elementos pesados que componen el universo y que nos constituyen a nosotros mismos, ya sea sintetizándolos en sus interiores a lo largo de su vida o cuando mueren en forma de explosión de supernovas.

La imagen captada por el telescopio espacial James Webb también revela el poder de estas observaciones realizadas desde el espacio, observaciones previas tomadas, incluso, con algunos de los mejores telescopios. Pero desde la Tierra solamente nos habían permitido ver un par de estos anillos de polvo. Sin embargo, la imagen captada desde el espacio con este telescopio de 6.5 metros que ahora se encuentra en operación, nos ha permitido revelar que este es de 17 anillos alrededor de este sistema.

*Investigador del Instituto de Astronomía