James Webb: le immagini del sistema Wolf-Rayet

Gli anelli concentrici risolti da James Webb nel sistema binario Wolf-Rayet
Gli anelli concentrici risolti da James Webb nel sistema binario Wolf-Rayet. Credit: NASA

Le immagini del telescopio spaziale James Webb arrivano di continuo ed ogni volta la comunità scientifica impara qualcosa che non conosceva dell’Universo che ci circonda. Questa volta è il turno del sistema binario Wolf-Rayet. L’oggetto cosmico catturato dal telescopio è una stella distante circa 5.600 anni luce e l’occhio a infrarossi di James Webb Space Telescope ha individuato un dettaglio straordinario. Il sistema è circondato da quelli che sembrano essere anelli di luce concentrici che si irradiano verso l’esterno.

Gli anelli di Wolf-Rayet

Mentre i picchi di diffrazione caratteristici di del nuovo telescopio non sono “reali”, quegli anelli concentrici lo sono – e c’è una spiegazione affascinante. La coppia binaria di stelle sono di una rara tipologia presenti nella costellazione del Cigno. Le loro interazioni producono precise eruzioni periodiche di polvere che si espandono nello spazio intorno alla coppia. Questi gusci di polvere invisibili nel visibile al contrario brillano nell’infrarosso. Uno strumento sensibile come il MIRI di James Webb li ha invece risolti nei minimi dettagli.

Il sistema binario è costituito da due stelle molto particolari, la stella Wolf-Rayet estremamente rara , chiamata WR 140 e una calda e massiccia stella compagna di tipo O anch’essa particolarmente rara. Entrambe sono molto calde, luminose e molto antiche ed al termine della loro durata di vita della sequenza principale. Sono quindi povere del combustibile principale l’idrogeno, mentre sono ricche di azoto o carbonio e perdono massa a un ritmo molto elevato. Le stelle di tipo O sono tra le stelle più massicce conosciute, anche molto calde e luminose. Poiché sono così massicci, la loro durata di vita è incredibilmente breve.

Entrambe le stelle nel sistema WR 140 hanno venti stellari veloci , che soffiano nello spazio a circa 3.000 chilometri al secondo. Entrambi stanno quindi perdendo massa a un ritmo serrato. La loro caratteristica interessante è la loro orbita, che è ellittica. Ciò significa che le stelle non descrivono cerchi netti l’una intorno all’altra, ma ovali, con un punto in cui sono più distanti l’una dall’altra (Apoastro) e un punto in cui sono più vicine l’una all’altra (Periastro).

Venti stellari e polvere

Quando le due stelle si avvicinano, una distanza di poco maggiore della distanza tra la Terra e il Sole, si avvicinano abbastanza da far scontrare i loro potenti venti. Questo produce uno shock nel materiale stellare, accelerando le particelle e generando radiazioni energetiche, come i raggi X. Questi venti in collisione inducono anche episodi di formazione di polvere mentre il materiale nel vento stellare in collisione si raffredda.

Animazione che mostra come il binario WR 140 produce polvere nel periastro
Animazione che mostra come il binario WR 140 produce polvere nel periastro. Credit: NASA

La polvere di carbonio assorbe la luce ultravioletta delle due stelle. Questo riscalda la polvere, che successivamente rilascia la radiazione termica, che è stata catturata da James Webb nelle lunghezze d’onda dell’infrarosso. La polvere viene quindi soffiata verso l’esterno dal vento stellare, provocando l’espansione dei gusci di polvere. Si espandono e si raffreddano mentre vengono soffiati verso l’esterno, perdendo calore e densità.

L’immagine di Webb è un po’ come una serie di bolle. Il bordo di ciascun guscio di polvere è più visibile perché stiamo osservando una concentrazione di materiale più densa a causa della prospettiva. Poiché l’orbita della stella binaria ha un periodo di 7,94 anni, la collisione del vento e la produzione di polvere si verificano come un meccanismo a orologeria ogni 7,94 anni. Ciò significa che puoi contare gli anelli della nebulosa attorno al sistema Wolf-Rayet, come gli anelli degli alberi, per determinare l’età del guscio di polvere visibile più esterno.

Sono visibili circa 20 anelli, il che significa che nell’immagine di James Webb è possibile vedere circa 160 anni di gusci di polvere. Il periastro WR 140 più recente è stato osservato nel 2016. L’osservazione di Webb di WR 140 è stata richiesta da un team guidato dall’astrofisico Ryan Lau dell’Istituto di scienze spaziali e astronautiche dell’Agenzia di esplorazione aerospaziale giapponese. I ricercatori stanno mettendo appunto un documento sulle osservazioni, quindi è possibile che siamo sul punto di scoprire qualcosa di nuovo su questo particolare ed affascinante sistema binario.

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