Gli astronomi che utilizzano il telescopio spaziale James Webb di 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, la Via Lattea. Mentre le stelle massicce in Wolf-Rayet 140 si incrociano sulle loro orbite allungate, i loro venti si scontrano e producono 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 potrebbe alla fine diventare parte di stelle che si formano altrove nella nostra galassia. Gli astronomi hanno a lungo cercato di scoprire come elementi come il carbonio, essenziale per la vita, si distribuiscano ampiamente nell’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 si incrociano (all’interno del punto bianco centrale nelle immagini di Webb), i venti stellari di ogni 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 infrarossa media 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 affermato Emma Lieb, autrice principale del nuovo studio e studentessa di dottorato presso l’Università di Denver in Colorado.
Ogni guscio si allontana dalle stelle a più di 2600 chilometri al secondo, quasi l’1% della velocità della luce. “Siamo abituati a pensare che gli eventi nello spazio si svolgano lentamente, nell’arco di milioni o miliardi di anni“, ha aggiunto Jennifer Hoffman, coautrice e professoressa presso l’Università di Denver. “In questo sistema, l’osservatorio mostra che i gusci di polvere si espandono da un anno all’altro”.
“Vedere il movimento in tempo reale di questi gusci tra le osservazioni di Webb, effettuate a soli 13 mesi di distanza, è davvero straordinario“, ha affermato Olivia Jones, coautrice presso l’UK Astronomy Technology Centre di Edimburgo. “Questi nuovi risultati ci stanno dando un primo sguardo al potenziale ruolo di binarie così massicce 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 di più durante un’orbita ampia e allungata. Webb mostra anche dove si interrompe la formazione di polvere: la regione più scura in alto a sinistra nell’immagine.
Le immagini a medio infrarosso del telescopio hanno rilevato gusci che sono rimasti per oltre 130 anni (i gusci più vecchi si sono dissipati abbastanza da essere ormai 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 piuttosto fredda. Le osservazioni nel vicino infrarosso e nella luce visibile mostrerebbero solo i gusci più vicini alla stella“, ha spiegato Ryan Lau, coautore e astronomo presso l’NSF NOIRLab di Tucson, in Arizona, che ha guidato la ricerca iniziale su questo sistema. “Con questi incredibili nuovi dettagli, il telescopio ci consente anche di studiare esattamente quando le stelle formano polvere, quasi giorno per giorno”.
La distribuzione della polvere non è uniforme. Sebbene queste differenze non siano evidenti nelle immagini di Webb, il team ha scoperto che parte della polvere si è “accumulata”, formando nubi amorfe e delicate che sono grandi quanto il nostro intero Sistema Solare. Molte altre particelle di polvere individuali fluttuano 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.
Il futuro di questo sistema
Cosa accadrà a queste stelle nel corso di milioni o miliardi di anni, dopo che avranno finito di “spruzzare” polvere nell’ambiente circostante? La stella Wolf-Rayet in questo sistema è 10 volte più massiccia del Sole e si sta avvicinando 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.
Sebbene nessuno possa prevedere con certezza cosa accadrà, i ricercatori stanno facendo il tifo per lo scenario del buco nero. “Una domanda importante in astronomia è: da dove proviene tutta la polvere nell’Universo?” ha detto Lau. “Se una 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 sulla rivista Astrophysical Journal Letters.