Webb rivela dettagli intricati sui resti di una stella morente

Nota dell'editore:Questo post evidenzia i dati della scienza Webb in corso, che non è ancora stata sottoposta al processo di revisione paritaria.

Il telescopio spaziale James Webb della NASA ha ottenuto immagini della Nebulosa Anello, uno degli esempi più noti di nebulosa planetaria. Proprio come la Nebulosa dell'Anello Meridionale, una delle prime immagini di Webb, la Nebulosa dell'Anello mostra strutture intricate degli stadi finali di una stella morente. Roger Wesson dell'Università di Cardiff ci racconta di più su questa fase del ciclo di vita stellare di una stella simile al Sole e su come le osservazioni di Webb abbiano fornito a lui e ai suoi colleghi preziose informazioni sulla formazione e sull'evoluzione di questi oggetti, suggerendo un ruolo chiave per i compagni binari.

“Un tempo si pensava che le nebulose planetarie fossero semplici oggetti rotondi con un’unica stella morente al centro. Sono stati chiamati così per il loro aspetto sfocato, simile a un pianeta, visto attraverso piccoli telescopi. Solo poche migliaia di anni fa, quella stella era ancora una gigante rossa che stava perdendo gran parte della sua massa. Come ultimo addio, il nucleo caldo ora ionizza, o riscalda, questo gas espulso, e la nebulosa risponde con un'emissione colorata di luce. Le osservazioni moderne, tuttavia, mostrano che la maggior parte delle nebulose planetarie mostra una complessità mozzafiato. Sorge la domanda: come fa una stella sferica a creare strutture non sferiche così complesse e delicate?

“La Nebulosa Anello è un obiettivo ideale per svelare alcuni dei misteri delle nebulose planetarie. È vicino, a circa 2.200 anni luce di distanza, ed è luminoso – visibile con un binocolo in una limpida serata estiva dall’emisfero settentrionale e da gran parte di quello meridionale. Il nostro team, denominato ESSENcE (Evolved StarS and their Nebulae in the JWST Era), è un gruppo internazionale di esperti di nebulose planetarie e oggetti correlati. Ci siamo resi conto che le osservazioni di Webb ci avrebbero fornito informazioni inestimabili, dal momento che la Nebulosa Anello si adatta perfettamente al campo visivo degli strumenti NIRCam (Near-Infrared Camera) e MIRI (Mid-Infrared Instrument) di Webb, permettendoci di studiarla in condizioni spaziali senza precedenti. dettaglio. La nostra proposta di osservarla è stata accettata (programma General Observers 1558) e Webb ha catturato immagini della Nebulosa Anello solo poche settimane dopo l'inizio delle operazioni scientifiche, il 12 luglio 2022.

“Quando abbiamo visto le immagini per la prima volta, siamo rimasti sbalorditi dalla quantità di dettagli in esse contenute. L’anello luminoso che dà il nome alla nebulosa è composto da circa 20.000 singoli agglomerati di gas idrogeno molecolare denso, ciascuno dei quali ha una massa pari a quella della Terra. All’interno dell’anello c’è una stretta banda di emissione di idrocarburi policiclici aromatici, o IPA, molecole complesse contenenti carbonio che non ci aspetteremmo di formare nella Nebulosa dell’Anello. Al di fuori dell’anello luminoso, vediamo curiosi “punte” che puntano direttamente lontano dalla stella centrale, che sono prominenti nell’infrarosso ma erano solo debolmente visibili nelle immagini del telescopio spaziale Hubble. Pensiamo che ciò potrebbe essere dovuto a molecole che si possono formare all’ombra delle parti più dense dell’anello, dove sono schermate dalla radiazione diretta e intensa della calda stella centrale.

“Le nostre immagini MIRI ci hanno fornito la visione più nitida e chiara mai vista finora del debole alone molecolare fuori dall’anello luminoso. Una rivelazione sorprendente è stata la presenza di un massimo di dieci elementi concentrici regolarmente spaziati all'interno di questo debole alone. Questi archi devono essersi formati circa ogni 280 anni mentre la stella centrale perdeva i suoi strati esterni. Quando una singola stella si evolve in una nebulosa planetaria, non esiste alcun processo a noi noto che abbia quel tipo di periodo di tempo. Invece, questi anelli suggeriscono che ci deve essere una stella compagna nel sistema, in orbita alla stessa distanza dalla stella centrale quanto Plutone dal nostro Sole. Mentre la stella morente si stava liberando dalla sua atmosfera, la stella compagna ha modellato il deflusso e lo ha scolpito. Nessun telescopio precedente aveva la sensibilità e la risoluzione spaziale per scoprire questo sottile effetto.

“Allora come ha fatto una stella sferica a formare una nebulosa così strutturata e complicata come la Nebulosa Anello? Un piccolo aiuto da parte di un compagno binario potrebbe essere parte della risposta.