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Investigadores Revelan Que Las Estrellas Wolf-Rayet, En Su Etapa Final, No Solo Emiten Luz Intensa, Sino Que También Generan Polvo Nanométrico, Fundamental Para La Formación De Nuevos Mundos, Ayudando A Entender Cómo El Carbono Es Distribuido En Las Galaxias
Un estudio sobre estrellas del sistema binario WR 112 reveló que las estrellas extremadamente masivas producen polvo cósmico a escala nanométrica, descubrimiento obtenido a partir de observaciones combinadas de los observatorios JWST y ALMA, aportando nuevas evidencias sobre la formación de carbono en el universo.
Algunas estrellas no solo emiten luz intensa, sino que también producen partículas fundamentales para la formación de nuevos ambientes cósmicos. El estudio muestra que las estrellas masivas cercanas al final de su vida están generando granos de polvo medidos en milmillonésimas de metro.
Según el investigador Donglin Wu, del Instituto de Tecnología de la California, la diferencia de tamaño entre estas estrellas y el polvo formado alcanza cerca de un quintillón a uno, evidenciando un contraste extremo entre la escala estelar y las partículas producidas.
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El descubrimiento contribuye a resolver un antiguo impasse científico relacionado con las mediciones divergentes sobre el polvo alrededor de estrellas extremas y amplía el entendimiento sobre cómo el carbono es distribuido en las galaxias.
El Sistema WR 112 Muestra Cómo Las Estrellas Masivas Producen Polvo En Ambientes Extremos
La investigación se centra en WR 112, un sistema binario que alberga una estrella Wolf-Rayet, un tipo raro de estrellas extremadamente calientes y en etapa final de evolución. Estas estrellas tienen una vida corta y liberan grandes cantidades de material al espacio.
En el sistema, la estrella Wolf-Rayet orbita una compañera mientras ambas lanzan flujos de gas a alta velocidad. El encuentro de estos flujos provoca compresión del material, volviéndolo denso y permitiendo la formación de partículas sólidas.
A medida que el gas se enfría, átomos se unen y originan polvo cósmico. La radiación emitida por las estrellas empuja este polvo recién formado hacia afuera del sistema, creando estructuras en espiral expansivas similares a un molino cósmico.
Durante décadas, observaciones de estrellas similares han presentado resultados incompatibles. Parte de los datos indicaban partículas extremadamente pequeñas, mientras que otras mediciones apuntaban a granos cercanos a una décima de micrómetro.
Observaciones Combinadas De Estrellas Con JWST Y ALMA Revelan Partículas Invisibles
Para investigar el fenómeno, los investigadores utilizaron datos del Telescopio Espacial James Webb y del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array. La combinación permitió analizar la distribución espectral de energía del sistema WR 112.
El JWST observa el universo en luz infrarroja y tiene alta sensibilidad al polvo caliente. Sus imágenes ya habían identificado espirales brillantes alrededor del sistema binario.
El ALMA, instalado en Chile, opera en longitudes de onda milimétricas y es eficiente en la detección de polvo frío y granos más grandes. Si las partículas mayores estuvieran presentes en gran cantidad, deberían haber sido claramente observadas.
No obstante, el ALMA no registró señal fuerte correspondiente a las espirales vistas por el JWST. Esta ausencia indicó que la mayor parte de los granos es demasiado pequeña para emitir radiación eficiente en longitudes milimétricas.
Modelado Confirma Dos Poblaciones Distintas De Polvo Producido Por Estrellas
El análisis conjunto mostró que la mayoría de los granos tiene menos de un micrómetro y, predominantemente, solo algunos nanómetros de diámetro. Un nanómetro corresponde a una milmillonésima de metro.
Los científicos identificaron dos poblaciones de partículas. El grupo dominante está formado por granos nanométricos, mientras que una fracción menor presenta alrededor de 0,1 micrómetro.
Los investigadores probaron cuatro modelos diferentes de distribución de tamaño. El modelo que mejor reprodujo los datos observados fue una distribución bimodal, compuesta por abundancia de partículas nanométricas y una población secundaria más grande.
Esta estructura explica por qué mediciones anteriores produjeron resultados contradictorios. Tanto granos pequeños como más grandes existen, pero los menores predominan en las espirales observadas.
El equipo también evaluó el impacto de la radiación intensa sobre el polvo. El ambiente energético puede erosionar o evaporar partículas, volviendo granos intermedios particularmente vulnerables, lo que ayuda a entender fallas anteriores de detección.
Producción Anual De Polvo Rico En Carbono Influye En La Formación De Nuevas Estrellas
El sistema WR 112 es considerado uno de los mayores productores conocidos de este tipo de polvo, generando anualmente una cantidad equivalente a aproximadamente tres veces la masa de la Luna de la Tierra.
Como este polvo contiene carbono, su distribución influye directamente en las estimaciones sobre cuánto de este elemento sistemas binarios masivos proveen a las galaxias.
Con el tiempo, el material no permanece cerca de las estrellas. Migra al espacio interestelar y se mezcla con nubes de gas capaces de originar nuevas estrellas y planetas.
La predominancia de partículas diminutas puede alterar procesos de crecimiento y supervivencia del polvo, además de influir en etapas posteriores de la formación planetaria.
Próximas Observaciones Deben Ampliar Comprensión Sobre La Evolución De Las Estrellas
A pesar de los avances, varias cuestiones permanecen abiertas. Los científicos aún buscan determinar cuánto tiempo sobreviven los granos nanométricos después de dejar regiones de radiación intensa.
Entre las dudas están si estas partículas se fusionan en granos más grandes o si son destruidas por choques en el espacio interestelar. También permanece incierto si WR 112 representa un sistema típico entre las estrellas Wolf-Rayet.
Observaciones futuras utilizando JWST y ALMA en sistemas similares deben permitir comparaciones adicionales y mejorar modelos sobre la acumulación de carbono en las galaxias a lo largo del tiempo.
Según Donglin Wu, muchos fenómenos asociados con estas estrellas continúan siendo difíciles de observar debido a la rareza y complejidad de estos entornos.
El estudio fue publicado en la revista científica The Astrophysical Journal.
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