Las estrellas masivas son velocistas. Puede parecer contradictorio que las estrellas 100 o 200 veces más masivas que nuestro Sol solo puedan sobrevivir durante unos 10 millones de años. Especialmente porque las estrellas más pequeñas como nuestro Sol pueden durar 10 mil millones de años. Las estrellas masivas tienen enormes depósitos de hidrógeno para quemar, pero su tamaño masivo significa que la fusión consume su hidrógeno mucho más rápido.
Estas estrellas masivas están destinadas a llegar rápidamente a la meta y explotar como supernovas. No hay otra conclusión para ellos. Pero antes de que exploten, algunos de ellos se convierten en estrellas de Wolf-Rayet. Esa etapa no dura mucho, y el Telescopio Espacial James Webb captó uno en el acto.
Las estrellas Wolf-Rayet (WR) exhiben poderosos vientos estelares que se han llevado gran parte de su masa, sus superficies están enriquecidas con elementos pesados y son mucho más calientes que la mayoría de las otras estrellas. Algunos de ellos han perdido su capa exterior de hidrógeno y están fusionando helio y otros elementos más pesados en sus núcleos. Las estrellas WR son raras y, aunque existen diferentes tipos y subclases, todas tienen una cosa en común: son estrellas en transición.
WR 124 es una estrella Wolf-Rayet bien estudiada a unos 15.000 años luz de distancia en la constelación de Sagitta. La estrella es visualmente impresionante y está rodeada por una nebulosa de material expulsado llamada M1-67. M1-67 tiene unos seis años luz de diámetro y unos 20.000 años.
El Telescopio Espacial James Webb captó WR 124 como una de sus primeras imágenes en 2022. La capacidad de observación infrarroja del JWST reveló más detalles en el halo nebular de gas y polvo que rodea a la estrella condenada que otros telescopios. Los vientos estelares extremos de la estrella están trabajando para expulsar material al espacio, creando la nebulosa de corta duración. La hermosa nebulosa es una señal de advertencia que anuncia la explosión de WR 124 como supernova en unos pocos cientos de miles de años.
WR 124 y su nebulosa se tambalean al borde de un cambio masivo, y en términos astronómicos, rápido. Mientras se tambalea, es un objeto irresistible para los astrónomos. Los investigadores lo han observado a lo largo de los años con múltiples telescopios.
En 2016, un artículo basado en imágenes del telescopio espacial Herschel de WR 124 mostró que tenía una masa estelar inicial de 32 masas solares. También mostró que la nebulosa fue expulsada durante una fase anterior de la evolución de la estrella cuando era una supergigante roja o una supergigante amarilla.
Mientras que la nebulosa de otras estrellas WR es más uniforme, M1-67 tiene nudos y grumos, probablemente debido a las interacciones con el medio interestelar. La nebulosa es tanto gaseosa como polvorienta, con cúmulos de material 30 veces más masivos que la Tierra. Los cúmulos son tan grandes que alcanzarían desde el Sol hasta Saturno si estuvieran en nuestro Sistema Solar. El gas en M1-67 se mueve rápidamente y también está extremadamente caliente. Se mueve a unos 160 000 km/h (100 000 mph). Hasta ahora, WR 124 ha expulsado unas 10 masas solares de material para crear la nebulosa.
Un artículo de 2008 basado en observaciones de Very Large Array (VLA) de WR 124 y su nebulosa encontró un par de cavidades en el gas que rodea a la estrella. La estrella está situada en el medio de una de las cavidades mientras que la otra está desplazada. Al igual que otras cavidades alrededor de otras estrellas, resultan del arco de choque creado por el viento estelar de la estrella. Aunque parecen desconectados, no lo están. En cambio, su disposición inusual se debe a la rápida velocidad de WR 124 a través del espacio, según el documento.
Cuando una nube de gas y polvo colapsa y forma una estrella, todo sucede dentro de un torbellino de materia. Los átomos de hidrógeno se encuentran y se unen para formar hidrógeno molecular. Pero a medida que la nube colapsa, la presión y la temperatura aumentan y los átomos de hidrógeno comienzan a moverse demasiado rápido para unirse entre sí. Dentro de todo ese caos, los átomos individuales tienen más facilidad para adherirse a una mota de polvo relativamente frío y de movimiento lento. Múltiples átomos de hidrógeno se encuentran en la superficie del polvo, donde pueden unirse en hidrógeno molecular, lo que lleva a la formación de estrellas.
El polvo también juega otro papel en la formación de estrellas. Una vez que una nueva estrella joven cobra vida en fusión, su poderosa radiación UV puede evitar que el gas en las nubes cercanas forme los enlaces de hidrógeno necesarios, evitando que se formen más estrellas nuevas. Pero el polvo puede actuar como un escudo, absorbiendo los rayos UV y emitiéndolos como luz infrarroja. De esta manera, los rayos ultravioleta no pueden evitar que el hidrógeno forme moléculas y, eventualmente, estrellas.
El problema es que hay una crisis de presupuesto de polvo en la cosmología. Las observaciones muestran que hay mucho más polvo en las galaxias de lo que las teorías pueden explicar. Uno de los trabajos del JWST es arrojar luz sobre este misterio, y al obtener imágenes de WR 124 y otras estrellas WR, el telescopio debería comenzar a explicar por qué el polvo es tan abundante.
Cierta evidencia muestra que las estrellas WR podrían ser responsables de esta abundancia de polvo, en parte a través de interacciones con compañeros binarios. (WR 124 no tiene un compañero binario, pero aún contiene pistas sobre el misterio del polvo). Pero debido a que estas estrellas son tan calientes y luminosas, es difícil observar el polvo con gran detalle. Ahí es donde entra en juego el JWST.
“A lo que nos referimos como la ‘crisis del presupuesto de polvo’ es el principal problema en astronomía de no poder dar cuenta de todo el polvo que se observa en las galaxias, tanto en el universo primitivo cercano como en el lejano”, dijo Ryan Lau del Japón. Agencia de Exploración Aeroespacial. “La luz del infrarrojo medio que Webb puede detectar es exactamente la longitud de onda de la luz que queremos observar para estudiar el polvo y su composición química”. Lau es parte del esfuerzo del JWST para estudiar las estrellas WR productoras de polvo.
“Comprender la formación de polvo es fundamental para que podamos rastrear nuestros propios orígenes cósmicos”, dice Lau. “Webb es una de las herramientas científicas más poderosas jamás construidas en la búsqueda de respuestas a estas preguntas fundamentales”.
Las estrellas Wolf-Rayet se han llevado la mayor parte de su hidrógeno, que no puede formar polvo. En cambio, arrojan otros elementos más profundos dentro de su estructura, como el carbono, que puede formar polvo. A medida que el JWST ofrece a los científicos una mejor visión de las estrellas WR como WR 124, deberían comprender mejor las estrellas WR y el polvo que crean y expulsan al Universo.
Las imágenes de JWST de WR 124 son instantáneas en una vista en constante cambio de la estrella masiva. Cuando finalmente explote como una supernova, será similar a las estrellas que explotaron en el Universo primitivo. Esas estrellas sembraron el Universo con los elementos pesados necesarios para que se formaran los planetas rocosos y para que finalmente surgiera la vida. Quizás algún día, en algún lugar de la Vía Láctea, la vida futura pueda rastrear sus comienzos hasta estrellas como WR 124.
Con información de UniverseToday.com
