Detalles intrincados en los restos de una estrella moribunda

El telescopio espacial James Webb de la NASA ha capturado la famosa Nebulosa del Anillo con un detalle sin precedentes. La Nebulosa del Anillo consiste en una estrella que se desprende de sus capas exteriores cuando se queda sin combustible y es una nebulosa planetaria típica. Esta nueva imagen de la NIRCam (cámara de infrarrojo cercano) de Webb muestra detalles intrincados de la estructura de los filamentos del anillo interior. En la nebulosa hay alrededor de 20.000 esferas densas, que son ricas en hidrógeno molecular. Por el contrario, en la zona interior aparecen gases muy calientes. La capa principal contiene un anillo delgado de emisión mejorada de moléculas basadas en carbono conocidas como hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAH). Crédito: ESA/Webb, NASA, CSA, M. Barlow (University College London), N. Cox (ACRI-ST), R. Wesson (Universidad de Cardiff)

NASA‘s Telescopio espacial James Webb Revela los intrincados detalles de la nebulosa del anillo, sugiriendo el papel de las compañeras binarias en la configuración de las complejas estructuras de las nebulosas planetarias.

El telescopio espacial James Webb de la NASA ha obtenido imágenes de la Nebulosa del Anillo, uno de los ejemplos más famosos de nebulosa planetaria. Al igual que la Nebulosa del Anillo Sur, una de las primeras imágenes de Webb, la Nebulosa del Anillo muestra las intrincadas estructuras de las etapas finales de una estrella moribunda. Roger Wesson, de la Universidad de Cardiff, nos cuenta más sobre esta etapa del ciclo de vida estelar de la estrella similar al Sol, y cómo las observaciones de Webb le han brindado a él y a sus colegas información valiosa sobre la formación y evolución de estos objetos, lo que sugiere un papel clave para la compañeros binarios.

Alguna vez se pensó que las nebulosas planetarias eran cuerpos simples y redondos con una sola estrella moribunda en el centro. Deben su nombre a su vaga apariencia planetaria vista con pequeños telescopios. Hace apenas unos miles de años, esa estrella todavía era una gigante roja en proceso de pérdida. La mayor parte de su energía. Como despedida final, este centro caliente de gas expulsado se ioniza o se calienta, y la nebulosa responde con una colorida emisión de luz. Sin embargo, observaciones recientes muestran que la mayoría de las nebulosas planetarias muestran una complejidad increíble. Surge la pregunta: ¿Cómo ¿Podría una estrella esférica crear estructuras no esféricas tan complejas y delicadas?

Esta nueva imagen de la Nebulosa del Anillo obtenida por el instrumento MIRI (Instrumento de Infrarrojo Medio) de Webb revela detalles particulares en las características concéntricas en las regiones exteriores de la Nebulosa del Anillo. Detrás del borde exterior del anillo principal se encuentran unos diez arcos concéntricos. Se cree que los arcos surgen de la interacción de la estrella central con una estrella compañera de baja masa que orbita a una distancia similar a la que hay entre la Tierra y Plutón. CSA, M. Barlow (University College London), N. Cox (ACRI-ST), R. Wesson (Universidad de Cardiff)

“La Nebulosa del Anillo es un objetivo ideal para desentrañar algunos de los misterios de las nebulosas planetarias. Está cerca, a unos 2.200 años luz de distancia, y es brillante, visible con binoculares en una clara tarde de verano desde el hemisferio norte y gran parte del sur. Nuestro equipo, llamado equipo ESSENCE (Evolving Stars and Their Nebulae in The JWST era), es un grupo internacional de expertos en nebulosas planetarias y objetos relacionados. Sabíamos que las observaciones de Webb proporcionarían información invaluable, ya que la Nebulosa del Anillo encaja muy bien en El campo de visión de los instrumentos NIRCam (cámara de infrarrojo cercano) y MIRI (cámara de infrarrojo cercano) de Webb (instrumento de infrarrojo medio), lo que nos permite estudiarlo en ubicaciones espaciales sin precedentes. Detalles. Nuestra propuesta para observarlo (GBP 1558) fue aceptada y Webb capturaron imágenes de la Nebulosa del Anillo unas semanas después de que comenzaran las operaciones científicas el 12 de julio de 2022.

“Cuando vimos las imágenes por primera vez, nos sorprendió la cantidad de detalles que contenían. El anillo brillante que da nombre a la nebulosa está formado por unos 20.000 grupos individuales de denso gas de hidrógeno molecular, cada uno de ellos aproximadamente del tamaño de la Tierra. Dentro del anillo hay una estrecha banda de emisión de hidrocarburos aromáticos policíclicos o HAP, moléculas complejas que contienen carbono y que no esperaríamos que se formaran en la Nebulosa del Anillo. Fuera del anillo brillante, vemos algo extraño. “protuberancias” que apuntan directamente en dirección opuesta a la estrella central, que son prominentes en el infrarrojo pero eran muy débilmente visibles en el telescopio espacial Hubble las fotos. Creemos que esto puede deberse a partículas que pueden formarse en las sombras de las partes más densas del anillo, donde están protegidas de la intensa radiación directa de la caliente estrella central.

“Nuestras imágenes MIRI nos proporcionaron la imagen más clara y nítida hasta el momento del tenue halo molecular fuera del anillo brillante. La sorprendente revelación fue que hay hasta diez características concéntricas regularmente espaciadas dentro de este tenue halo. Estos arcos deben haberse formado aproximadamente cada 280 años mientras la estrella central se estaba desprendiendo de sus capas externas. Cuando una sola estrella se convierte en una nebulosa planetaria, no conocemos ningún proceso que tenga este tipo de período de tiempo. En cambio, estos anillos indican que debe haber una estrella compañera en el sistema, orbitando la estrella central muy lejos alrededor de la estrella central Plutón lo hace de nuestro sol. A medida que la estrella moribunda se deshacía de su atmósfera, la estrella compañera daba forma y esculpía el flujo. Ningún telescopio anterior tenía la sensibilidad y resolución espacial para detectar este efecto sutil.

“Entonces, ¿cómo una estrella esférica formó nebulosas tan ordenadas y complejas como la Nebulosa del Anillo? Un poco de ayuda de una compañera binaria podría ser parte de la respuesta”.

Autores

• Roger Wesson es investigador asociado en la Facultad de Física y Astronomía de la Universidad de Cardiff, Reino Unido, y coinvestigador de ESSENcE.
• Mikako Matsuura es lectora (equivalente a profesora asociada) en la Facultad de Física y Astronomía de la Universidad de Cardiff, Reino Unido, e investigadora asociada de ESSENcE.
• Albert Zylstra es profesor de Astrofísica en la Universidad de Manchester, Reino Unido, e investigador asociado en el programa ESSENcE.

NÓTESE BIEN: Este artículo destaca datos de una ciencia web en progreso que aún no ha pasado por el proceso de revisión por pares.