Por: Benjamin Pope
El día antes del examen de mi tesis, mi amigo y radioastrónomo Joe Callingham me mostró una imagen que habíamos estado esperando durante cinco largos años: una fotografía infrarroja de dos estrellas moribundas que habíamos solicitado al Very Large Telescope en Chile.
Me quedé sin aliento: las estrellas estaban envueltas en una enorme espiral de polvo, como una serpiente que se muerde su propia cola.
Lo llamamos Apep, en honor al dios serpiente egipcio de la destrucción. Ahora, nuestro equipo finalmente ha tenido la suerte de usar el Telescopio Espacial James Webb (JWST) de la NASA para observar Apep. Si algo pudiera superar la primera impresión de ver su hermosa nebulosa espiral, es esta nueva e impresionante imagen, con los datos del JWST ahora analizados en dos artículos en arXiv.
Muertes violentas de estrellas
Justo antes de morir como supernovas, las estrellas más masivas del universo se desprenden violentamente de sus capas externas de hidrógeno, dejando sus núcleos pesados expuestos. Estas estrellas se denominan Wolf-Rayet en honor a sus descubridores, quienes observaron potentes corrientes de gas que emanaban de estos objetos, mucho más fuertes que el viento estelar de nuestro Sol. La etapa Wolf-Rayet dura sólo milenios —un abrir y cerrar de ojos en escalas de tiempo cósmicas— antes de que exploten violentamente.
A diferencia de nuestro Sol, muchas estrellas del universo existen en pares conocidos como sistemas binarios. Esto es especialmente cierto en el caso de las estrellas más masivas, como las Wolf-Rayets.
Cuando los fuertes vendavales de una estrella Wolf-Rayet chocan con el viento de su compañera más débil, se comprimen mutuamente. En el ojo de esta tormenta se forma un ambiente denso y frío donde los vientos ricos en carbono pueden condensarse en polvo. El polvo de carbono más antiguo del cosmos —el primero del material que compone nuestros cuerpos— se formó de esta manera.
El polvo de Wolf-Rayet es expulsado casi en línea recta y el movimiento orbital de las estrellas lo envuelve formando una nebulosa en forma de espiral, que parece exactamente agua de un aspersor cuando se la observa desde arriba. Esperábamos que Apep se pareciera a una de estas elegantes nebulosas con forma de rueda de molino, descubiertas por nuestro colega y coautor Peter Tuthill. Para nuestra sorpresa, no fue así.
Rivales iguales
La nueva imagen se tomó con la cámara infrarroja del JWST, similar a las cámaras térmicas que utilizan los cazadores o los militares. Representa el material caliente en azul y el material más frío en verde y rojo.
Resulta que Apep no es solo una estrella poderosa que ataca a una compañera más débil, sino dos estrellas Wolf-Rayet. Las rivales tienen vientos casi iguales, y el polvo se extiende formando un cono muy amplio y se enrolla en una manga de viento. Cuando describimos originalmente Apep en 2018, notamos una tercera estrella más distante, especulando si también era parte del sistema o un intruso casual en la línea de visión.
El polvo parecía moverse mucho más lento que los vientos, lo cual era difícil de explicar. Sugerimos que el polvo podría ser transportado por un viento lento y denso proveniente del ecuador de una estrella de rotación rápida, algo poco común hoy en día, pero común en el universo primitivo. Los nuevos datos, mucho más detallados, del JWST revelan tres capas de polvo más que se alejan, cada una más fría y más tenue que la anterior y espaciadas de manera perfectamente uniforme, contra un fondo de polvo en remolino.
Nuevos datos, nuevos conocimientos
Los datos del JWST ahora se publican e interpretan en un par de artículos, uno dirigido por el astrónomo de Caltech Yinuo Han, y el otro por el estudiante de maestría de la Universidad Macquarie, Ryan White. El artículo de Han revela cómo se enfría el polvo de la nebulosa, vincula el polvo del fondo con las estrellas del primer plano y sugiere que estas están más lejos de la Tierra de lo que pensábamos. Esto implica que son extraordinariamente brillantes, pero debilita nuestra afirmación original sobre los vientos lentos y la rápida rotación.
En el artículo de White, se desarrolla un modelo informático rápido de la forma de la nebulosa y se utiliza para decodificar con mucha precisión la órbita de las estrellas interiores. También notó que las capas de polvo presentan una “mordida”, justo donde el viento de la tercera estrella las estaría royendo. Esto demuestra que la familia Apep no son solo gemelos: tienen un tercer hermano.
Comprender sistemas como Apep nos dice más sobre la muerte de estrellas y los orígenes del polvo de carbono, pero estos sistemas también tienen una belleza fascinante que surge de su geometría aparentemente simple. La violencia de la muerte estelar crea enigmas que tendrían sentido para Newton y Arquímedes, y es un placer científico resolverlos y compartirlos.
Este artículo es una traducción de otro publicado en The Conversation. Puedes leer el texto original haciendo clic aquí.