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Nuevas imágenes del telescopio espacial Webb revelan la escena del “asesinato de una estrella”

Nebulosa del Anillo Sur (imágenes NIRCam y MIRI una al lado de la otra). El Telescopio Espacial James Webb de la NASA ofrece vistas dramáticamente diferentes de la Nebulosa del Anillo Sur. Cada imagen combina luz infrarroja cercana y media de tres filtros. A la izquierda, la imagen de Webb de la Nebulosa del Anillo Sur destaca el gas muy caliente que rodea a las dos estrellas centrales. A la derecha, la imagen de Webb sigue los flujos moleculares dispersos de la estrella que se han adentrado más en el cosmos. En la imagen de la izquierda, el azul y el verde se asignaron a los datos del infrarrojo cercano de Webb tomados en 1,87 y 4,05 micrones (F187N y F405N), y el rojo se asignó a los datos del infrarrojo medio de Webb tomados en 18 micrones (F1800W). En la imagen de la derecha, el azul y el verde se asignaron a los datos del infrarrojo cercano de Webb tomados en 2,12 y 4,7 micrones (F212N y F470N), y el rojo se asignó a los datos del infrarrojo medio de Webb tomados en 7. 7 micras (F770W). 

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Hace unos 2500 años, una estrella expulsó la mayor parte de su gas, formando la hermosa Nebulosa del Anillo Sur, NGC 3132, elegida como uno de los primeros cinco paquetes de imágenes del Telescopio Espacial James Webb (JWST) .

Dirigido por la Universidad Macquarie de Australia, un equipo de casi 70 astrónomos de 66 organizaciones en Europa, América del Norte, del Sur y Central, y Asia, utilizó las imágenes de Webb para reconstruir la muerte desordenada de esta estrella.

“Era casi tres veces el tamaño de nuestro Sol, pero mucho más joven, de unos 500 millones de años. Creó velos de gas que se expandieron desde el sitio de eyección y dejaron una estrella enana blanca densa remanente , con aproximadamente la mitad de la masa del Sol, pero aproximadamente del tamaño de la Tierra”, dice la profesora Orsola De Marco, autora principal de el documento, del Centro de Investigación de Astronomía, Astrofísica y Astrofotónica de la Universidad de Macquarie. “Esta fue una estrella que vivió rápido y murió joven, en comparación con nuestro Sol de cinco mil millones de años que es poco probable que expulse su propia nebulosa planetaria por otros cinco mil millones de años”.

El Telescopio Webb de la NASA ha revelado la capa de polvo alrededor de la segunda estrella, que se muestra a la izquierda en rojo, en el centro de la Nebulosa del Anillo Sur por primera vez. 
Es una estrella enana blanca caliente y densa. 
A medida que se transformaba en una enana blanca, la estrella expulsaba masa periódicamente: las capas de material que ves aquí. 
Como si repitiera, se contrajo, se calentó y luego, incapaz de expulsar más material, pulsó. 
Esta imagen del Instrumento de infrarrojo medio (MIRI) también ofrece una increíble cantidad de detalles, incluido un caché de galaxias distantes en el fondo. 
La mayoría de los puntos de luz multicolores son galaxias, no estrellas. 
Diminutos triángulos marcan los bordes circulares de las estrellas, incluido uno azul dentro de los bordes inferiores rojos de la nebulosa, mientras que las galaxias parecen círculos deformes, líneas rectas y espirales. 
Crédito: NASA, ESA, CSA, STScI

“Nos sorprendió encontrar evidencia de dos o tres estrellas compañeras que probablemente aceleraron su muerte, así como una estrella ‘espectador inocente’ más que quedó atrapada en la interacción”, dice ella.

El estudio se basó en las imágenes de Webb complementadas con datos del Very Large Telescope de ESO en Chile , el Telescopio San Pedro de Mártir en México, el Telescopio Espacial Gaia y el Telescopio Espacial Hubble .

Allana el camino para futuras observaciones Webb de nebulosas, proporcionando información sobre los procesos astrofísicos fundamentales, incluidos los vientos en colisión y las interacciones de estrellas binarias, con implicaciones para las supernovas y los sistemas de ondas gravitacionales.

El artículo fue publicado el 8 de diciembre en la revista Nature Astronomy.

La estrella brillante en el centro de NGC 3132, aunque destaca cuando se ve con el telescopio Webb de la NASA en luz infrarroja cercana (usando NIRCam), juega un papel secundario en la escultura de la nebulosa circundante. 
Una segunda estrella, apenas visible en la parte inferior izquierda a lo largo de uno de los picos de difracción de la estrella brillante, es la fuente de la nebulosa. 
Ha expulsado al menos ocho capas de gas y polvo durante miles de años. 
Pero la estrella central brillante que se ve aquí ha ayudado a “revolver” la olla, cambiando la forma de los intrincados anillos de esta nebulosa planetaria al crear turbulencia. 
El par de estrellas están bloqueadas en una órbita estrecha, lo que lleva a la estrella más tenue a rociar el material expulsado en una variedad de direcciones mientras orbitan entre sí, lo que da como resultado estos anillos irregulares. 
Crédito: NASA, ESA, CSA, STScI

“Cuando vimos las imágenes por primera vez, supimos que teníamos que hacer algo, ¡debíamos investigar! La comunidad se unió y, a partir de esta imagen de una nebulosa elegida al azar, pudimos discernir estructuras mucho más precisas que nunca. La promesa del Telescopio Espacial James Webb es increíble”, dice De Marco, quien también es presidente de la Comisión de Nebulosas Planetarias de la Unión Astronómica Internacional.

Los astrónomos se reunieron en línea y desarrollaron teorías y modelos en torno a la imagen del infrarrojo medio para reconstruir cómo había muerto la estrella.

En el centro de la nebulosa brilla una estrella central ultracaliente, una enana blanca que ha consumido su hidrógeno. “Esta estrella ahora es pequeña y caliente, pero está rodeada de polvo frío”, dijo Joel Kastner, otro miembro del equipo, del Instituto de Tecnología de Rochester, EE. UU. “Creemos que todo el gas y el polvo que vemos arrojados por todas partes debe haber venido de esa estrella, pero fue arrojado en direcciones muy específicas por las estrellas compañeras”.

También hay una serie de estructuras en espiral que salen del centro. Estos arcos concéntricos se crearían cuando una compañera orbite alrededor de la estrella central mientras está perdiendo masa. Otro compañero está más alejado y también es visible en la imagen.

Al observar una reconstrucción tridimensional de los datos, el equipo también vio pares de protuberancias que pueden ocurrir cuando los objetos astronómicos expulsan materia en forma de chorro. Estos son irregulares y se disparan en diferentes direcciones, lo que posiblemente implica una interacción de estrella triple en el centro.

De Marco dice: “Primero inferimos la presencia de un compañero cercano debido al disco de polvo alrededor de la estrella central, el compañero más lejano que creó los arcos y el compañero súper lejano que se puede ver en la imagen. Una vez que vimos los chorros, supimos que tenía que haber otra estrella o incluso dos involucradas en el centro, por lo que creemos que hay una o dos compañeras muy cercanas, una adicional a media distancia y otra muy lejana. Si este es el caso, hay cuatro o incluso cinco objetos involucrados en esta muerte desordenada”.


Referencia: “La desordenada muerte de un sistema estelar múltiple y la nebulosa planetaria resultante observada por JWST” por Orsola De Marco, Muhammad Akashi, Stavros Akras, Javier Alcolea, Isabel Aleman, Philippe Amram, Bruce Balick, Elvire De Beck, Eric G Blackman, Henri MJ Boffin, Panos Boumis, Jesse Bublitz, Beatrice Bucciarelli, Valentin Bujarrabal, Jan Cami, Nicholas Chornay, You-Hua Chu, Romano LM Corradi, Adam Frank, DA García-Hernández, Jorge García-Rojas, Guillermo García- Segura, Veronica Gómez-Llanos, Denise R. Gonçalves, Martín A. Guerrero, David Jones, Amanda I. Karakas, Joel H. Kastner, Sun Kwok, Foteini Lykou, Arturo Manchado, Mikako Matsuura, Iain McDonald, Brent Miszalski, Shazrene S Mohamed, Ana Monreal-Ibero, Hektor Monteiro, Rodolfo Montez Jr, Paula Moraga Baez, Christophe Morisset, Jason Nordhaus, Claudia Mendes de Oliveira,Zara Osborn, Masaaki Otsuka, Quentin A. Parker, Els Peeters, Bruno C. Quint, Guillermo Quintana-Lacaci, Matt Redman, Ashley J. Ruiter, Laurence Sabin, Raghvendra Sahai, Carmen Sánchez Contreras, Miguel Santander-García, Ivo Seitenzahl, Noam Soker, Angela K. Speck, Letizia Stanghellini, Wolfgang Steffen, Jesús A. Toalá, Toshiya Ueta, Griet Van de Steene, Hans Van Winckel, Paolo Ventura, Eva Villaver, Wouter Vlemmings, Jeremy R. Walsh, Roger Wesson y Albert A. Zijlstra, 8 de diciembre de 2022,Hans Van Winckel, Paolo Ventura, Eva Villaver, Wouter Vlemmings, Jeremy R. Walsh, Roger Wesson y Albert A. Zijlstra, 8 de diciembre de 2022,Hans Van Winckel, Paolo Ventura, Eva Villaver, Wouter Vlemmings, Jeremy R. Walsh, Roger Wesson y Albert A. Zijlstra, 8 de diciembre de 2022,Astronomía de la Naturaleza .
DOI: 10.1038/s41550-022-01845-2

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