Nuove Rivelazioni su Apep: La Nebulosa delle Stelle Wolf-Rayet

Un’Emozionante Scoperta Astronomica

Il giorno prima della mia discussione di tesi, ho ricevuto una notizia straordinaria dal mio amico e radioastronomo Joe Callingham. Mi ha mostrato un’immagine che attendevamo da cinque anni: una fotografia infrarossa di due stelle morenti, ottenuta grazie al Very Large Telescope situato in Cile. L’emozione è stata palpabile mentre osservavo la scena: le stelle erano avvolte in una gigantesca spirale di polvere, simile a un serpente che si morde la coda. Abbiamo deciso di battezzare questa meraviglia Apep, in onore del dio serpente egiziano associato alla distruzione. Recentemente, il nostro team ha avuto l’opportunità di utilizzare il Telescopio Spaziale James Webb (JWST) della NASA per approfondire l’osservazione di Apep, rivelando dettagli inediti e affascinanti.

Un vortice arancione su uno sfondo nero con un punto blu al centro. — Le spirali di Apep catturate dal Very Large Telescope dell’Osservatorio Spaziale Europeo.
ESO/Callingham et al., CC BY 4.0

Un’Immagine Mozzafiato del JWST

Se c’è qualcosa che può eguagliare l’emozione iniziale di vedere la nebulosa a spirale, è stata la nuova immagine straordinaria ottenuta dal JWST. I dati raccolti sono stati analizzati e presentati in due articoli pubblicati su arXiv, rivelando dettagli inediti e affascinanti. La qualità dell’immagine ha superato le nostre aspettative, mostrando una complessità e una bellezza che non avevamo mai visto prima. La capacità del JWST di catturare la luce infrarossa ha permesso di osservare fenomeni che erano invisibili ai telescopi precedenti, aprendo nuove strade per la ricerca astronomica.

Uno sfondo nero con una spirale rossa che si avvolge al centro che si illumina fino a diventare una sfera arancione. — La nebulosa ‘pinwheel’ del sistema stellare triplo Wolf-Rayet WR104.
Peter Tuthill

Morti Stellari e Formazione della Polvere

Le stelle più massicce dell’universo, poco prima di esplodere in supernovae, subiscono una perdita violenta dei loro strati esterni di idrogeno, esponendo i loro nuclei pesanti. Queste stelle, note come stelle Wolf-Rayet, prendono il nome dai loro scopritori, che notarono flussi di gas potentissimi che si sprigionavano da questi corpi celesti. La fase Wolf-Rayet è di breve durata, durando solo millenni, un intervallo di tempo insignificante rispetto alle scale temporali cosmiche, prima che queste stelle esplodano in un catastrofico evento. A differenza del nostro Sole, molte stelle nell’universo esistono in sistemi binari, una caratteristica particolarmente comune tra le stelle più massicce, come le Wolf-Rayet.

Tre gusci di polvere, che sembrano serpenti attorcigliati, il centrale giallo e quelli esterni rossi su uno sfondo di stelle blu. — La nebulosa Apep in falso colore, che mostra dati infrarossi dalla camera MIRI del JWST. Han et al./White et al./Dholakia; NASA/ESA

Le stelle Wolf-Rayet emettono venti stellari molto più intensi rispetto al Sole.
Queste stelle sono fondamentali per la formazione della polvere cosmica.
La loro esplosione in supernova arricchisce l’universo di elementi pesanti.

Quando i venti impetuosi di una stella Wolf-Rayet si scontrano con il vento più debole del suo compagno, si verifica una compressione reciproca. In questo ambiente tumultuoso si crea una zona densa e fresca, dove i venti ricchi di carbonio possono condensarsi in polvere. Questo processo è responsabile della formazione della polvere di carbonio più antica dell’universo, il primo materiale che compone anche i nostri corpi. La polvere espulsa dalle stelle Wolf-Rayet si muove quasi in linea retta, mentre il movimento orbitale delle stelle la avvolge in una nebulosa a forma di spirale, simile all’acqua spruzzata da un irrigatore vista dall’alto.

Rivelazioni Sorprendenti su Apep

La nuova immagine, catturata dalla camera infrarossa del JWST, mostra il materiale caldo in blu e quello più freddo in verde e rosso. Sorprendentemente, Apep non è solo una stella potente che emette flussi verso un compagno più debole, ma è composta da due stelle Wolf-Rayet, entrambe con venti di forza quasi equivalente. La polvere è distribuita in un ampio cono, avvolta in una forma che ricorda un sacco da vento. Quando abbiamo descritto Apep per la prima volta nel 2018, avevamo notato la presenza di una terza stella, più distante, e ci eravamo chiesti se fosse parte integrante del sistema o un intruso casuale lungo la nostra linea di vista.

Nuovi Dati e Conoscenze Astronomiche

I dati raccolti dal JWST sono stati pubblicati e analizzati in due articoli distinti, uno guidato dall’astronomo del Caltech Yinuo Han e l’altro dallo studente di Master della Macquarie University, Ryan White. L’articolo di Han esplora come la polvere della nebulosa si raffredda, collegando la polvere di sfondo alle stelle in primo piano e suggerendo che queste ultime siano più lontane dalla Terra di quanto inizialmente pensassimo. Questa scoperta implica che siano straordinariamente luminose, ma indebolisce la nostra precedente affermazione riguardo ai venti lenti e alla rapida rotazione.

Nel suo articolo, White ha sviluppato un modello computerizzato per la forma della nebulosa, utilizzandolo per decifrare con grande precisione l’orbita delle stelle interne. Ha anche osservato un “morso” preso dai gusci di polvere, esattamente nel punto in cui il vento della terza stella stava erodendo. Questo dimostra che la famiglia di Apep non è composta solo da una coppia di gemelli, ma include anche un terzo fratello. Comprendere sistemi complessi come Apep non solo arricchisce le nostre conoscenze sulle morti stellari e sull’origine della polvere di carbonio, ma rivela anche una bellezza affascinante che emerge dalla loro geometria apparentemente semplice.

La violenza della morte stellare scolpisce enigmi che avrebbero affascinato anche Newton e Archimede, e risolverli e condividerli rappresenta una gioia scientifica inestimabile. Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi l’articolo originale per ulteriori dettagli e approfondimenti.