WR 124: Observatório Espacial James Webb captura o prelúdio de uma supernova

Uma estrela Wolf-Rayet é um raro prelúdio para o famoso ato final de uma estrela massiva: a supernova. Como uma de suas primeiras observações em 2022, o Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA capturou a estrela Wolf-Rayet [1] WR 124 em detalhes sem precedentes. Um halo distinto de gás e poeira enquadra a estrela e brilha na luz infravermelha detectada pelo Webb, exibindo uma estrutura nodosa e um histórico de ejeções episódicas. Apesar de ser o cenário de uma “morte” estelar iminente, os astrônomos também olham para as estrelas Wolf-Rayet em busca de novos começos. A poeira cósmica está se formando nas turbulentas nebulosas que cercam essas estrelas, poeira composta pelos blocos de construção de elementos pesados ​​do Universo moderno, incluindo a vida na Terra.

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A luminosa e quente estrela Wolf-Rayet 124 (WR 124) é proeminente no centro da imagem composta do Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA, combinando comprimentos de onda de infravermelho próximo e infravermelho médio. A estrela exibe os picos de difração característicos da câmera infravermelha próxima de Webb (NIRCam), causados pela estrutura física do próprio telescópio. A NIRCam equilibra efetivamente o brilho da estrela com o gás e a poeira mais fracos ao seu redor, enquanto o Mid-Infrared Instrument (MIRI) do Webb revela a estrutura da nebulosa. Estrelas e galáxias de fundo preenchem o campo de visão e espreitam através da nebulosa de gás e poeira que foi ejetada da estrela massiva envelhecida para se estender por 10 anos-luz no espaço. Uma história dos episódios anteriores de perda de massa da estrela pode ser lida na estrutura da nebulosa. Em vez de conchas lisas, a nebulosa é formada por ejeções aleatórias e assimétricas. Aglomerados brilhantes de gás e poeira aparecem como girinos nadando em direção à estrela, suas caudas fluindo atrás deles, sopradas de volta pelo vento estelar. Esta imagem combina vários filtros de ambos os instrumentos de imagem Webb, com a cor vermelha atribuída aos comprimentos de onda de 4,44, 4,7, 12,8 e 18 mícrons (F444W, F470N, F1280W, F1800W), verde para 2,1, 3,35 e 11,3 mícrons (F210M, F335M, F1130W) e azul para 0,9, 1,5 e 7,7 mícrons (F090W, F150W, F770W). Créditos: NASA, ESA, CSA, STScI, equipe de produção Webb ERO

A rara visão de uma estrela Wolf-Rayet [1] – entre as estrelas mais luminosas, mais massivas e mais rapidamente detectáveis ​​conhecidas – foi uma das primeiras observações feitas pelo Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA. Webb mostra a estrela WR 124 em detalhes sem precedentes com seus poderosos instrumentos infravermelhos. A estrela está a 15.000 anos-luz de distância na constelação de Sagitta (Sagitário).

Uma estrela Wolf-Rayet é um raro prelúdio para o famoso ato final de uma estrela massiva: uma supernova. Em uma de suas primeiras observações em 2022, o Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA capturou a estrela Wolf-Rayet WR 124 em detalhes sem precedentes. Saiba mais neste episódio do Space Sparks.
Créditos:
Direção: Bethany Downer
Edição: Nico Bartmann
Web e suporte técnico: Enciso Systems
Escrito por: Bethany Downer
Música: Stellardrone – The Belt of Orion
Imagens e fotos: NASA, ESA, CSA, STScI, Webb ERO Production Team, DSS, N. Bartmann (ESA/Webb), E. Slawik, N. Risinger, D. de Martin (ESA/Webb), M. Zamani ( ESA/Webb)

Estrelas massivas percorrem seus ciclos de vida, e nem todas passam por uma breve fase Wolf-Rayet [1] antes de se tornar uma supernova, tornando as observações detalhadas de Webb valiosas para os astrônomos. As estrelas Wolf-Rayet estão em processo de desprendimento de suas camadas externas, resultando em seus característicos halos de gás e poeira. A estrela WR 124 tem 30 vezes a massa do Sol e ejetou para o espaço cerca de 10 vezes a massa do nosso Sol de material, até agora. À medida que o gás ejetado se afasta da estrela e esfria, a poeira cósmica se forma e brilha na luz infravermelha detectável pelo Webb.

A origem da poeira cósmica que pode sobreviver a uma explosão de supernova e contribuir para o “orçamento de poeira” geral do Universo é de grande interesse para os astrônomos por vários motivos. A poeira é parte integrante do funcionamento do Universo: ela abriga estrelas em formação, se reúne para ajudar a formar planetas e serve como uma plataforma para a formação e aglomeração de moléculas – incluindo os blocos de construção da vida na Terra. Apesar dos muitos papéis essenciais que a poeira desempenha, ainda há mais poeira no Universo do que as atuais teorias de formação de poeira dos astrônomos podem explicar. O Universo está operando com um excedente de orçamento de poeira.

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JWST – Imagem da WR 124 – com anotações – Uma estrela grande e brilhante brilha do centro com estrelas menores espalhadas por toda a imagem. Uma nuvem irregular de material envolve a estrela central, com mais material acima e abaixo do que nas laterais, em alguns lugares permitindo que as estrelas de fundo apareçam. O material da nuvem é amarelo mais perto da estrela. Créditos: NASA, ESA, CSA, STScI, Webb ERO Production Team

O Webb abre novas possibilidades para o estudo de detalhes na poeira cósmica, que é melhor observada nos comprimentos de onda infravermelhos da luz. A câmera de infravermelho próximo (NIRCam) de Webb equilibra o brilho do núcleo estelar de WR 124 e os detalhes nodosos no gás circundante mais fraco. O Mid-Infrared Instrument (MIRI) do telescópio revela a estrutura irregular da nebulosa de gás e poeira ao redor da estrela. Antes de Webb, os astrônomos amantes da poeira simplesmente não tinham informações detalhadas suficientes para explorar questões de produção de poeira em ambientes como WR 124, e se essa poeira era de tamanho e quantidade suficientes para sobreviver e dar uma contribuição significativa para o orçamento geral de poeira. Agora essas questões podem ser investigadas com dados reais.

Estrelas como a WR 124 também servem como um análogo para ajudar os astrônomos a entender um período crucial no início da história do Universo. Estrelas moribundas semelhantes semearam o jovem Universo com os elementos pesados ​​forjados em seus núcleos – elementos que agora são comuns na era atual, inclusive na Terra.

A imagem detalhada fornecida pelo Webb da WR 124 preserva para sempre um breve e turbulento período de transformação e promete descobertas futuras que revelarão os mistérios há muito ocultos da poeira cósmica.

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As estrelas Wolf-Rayet são conhecidas por serem eficientes produtoras de poeira, e o Mid-Infrared Instrument (MIRI) no Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA mostra isso com grande efeito. A poeira cósmica mais fria brilha nos comprimentos de onda do infravermelho médio, exibindo a estrutura da nebulosa de WR 124. A nebulosa de 10 anos-luz de largura é feita de material descartado da estrela envelhecida em ejeções aleatórias e de poeira produzida na turbulência que se seguiu. Esse brilhante estágio de perda de massa precede a eventual supernova da estrela, quando a fusão nuclear em seu núcleo para e a pressão da gravidade faz com que ela entre em colapso e depois exploda. Como o MIRI demonstra aqui, o Webb ajudará os astrônomos a explorar questões que antes estavam disponíveis apenas para a teoria, questões como quanta poeira estrelas como esta criam antes de explodir em uma supernova e quanto dessa poeira é grande o suficiente para sobreviver à explosão e ir embora. para servir como um bloco de construção de futuras estrelas e planetas. Nesta imagem, o vermelho é atribuído aos comprimentos de onda de 12,8 e 18 mícrons (F1280W, F1800W), verde a 11,3 mícrons (F1130W) e azul a 7,7 mícrons (F770W). Créditos: NASA, ESA, CSA, STScI, equipe de produção Webb ERO
Este vídeo leva o espectador a uma jornada pelo espaço até uma das primeiras observações de Webb em 2022, a estrela Wolf-Rayet WR 124, vista aqui com detalhes sem precedentes. Apesar de ser o cenário de uma “morte” estelar iminente, os astrônomos também olham para as estrelas Wolf-Rayet em busca de novos começos. A poeira cósmica está se formando nas turbulentas nebulosas que cercam essas estrelas, poeira composta pelos blocos de construção de elementos pesados ​​do Universo moderno, incluindo a vida na Terra. Créditos: NASA, ESA, CSA, STScI, Webb ERO Production Team, DSS, N. Bartmann (ESA/Webb), E. Slawik, N. Risinger, D. de Martin (ESA/Webb), M. Zamani (ESA/Webb) / Música: Tonelabs – The Red North (www.tonelabs.com)
O vídeo mostra uma das primeiras observações de Webb em 2022, a estrela Wolf-Rayet WR 124 em detalhes sem precedentes. Apesar de ser o cenário de uma “morte” estelar iminente, os astrônomos também olham para as estrelas Wolf-Rayet em busca de novos começos. A poeira cósmica está se formando nas nebulosas turbulentas que cercam essas estrelas, poeira composta pelos blocos de construção de elementos pesados ​​do universo moderno, incluindo a vida na Terra. Créditos: NASA, ESA, CSA, STScI, Webb ERO Production Team, N. Bartmann (ESA/Webb) / Música: Stellardrone – Crepúsculo

Nota [1]

As estrelas de Wolf-Rayet (WR) são um conjunto heterogêneo raro de estrelas com espectros incomuns mostrando linhas de emissão amplas e proeminentes de hélio ionizado e nitrogênio ou carbono altamente ionizado. Os espectros indicam um aumento muito alto da superfície de elementos pesados, esgotamento de hidrogênio e fortes ventos estelares. As temperaturas da superfície das estrelas Wolf-Rayet conhecidas variam de 20.000 K a cerca de 210.000 K, ou seja, são mais quentes do que quase todos os outros tipos de estrelas. Eram anteriormente chamados de estrelas do tipo W, referindo-se à sua classificação espectral. Estrelas Wolf-Rayet clássicas (ou de população I) são estrelas evoluídas e massivas que perderam completamente seu hidrogênio externo e estão fundindo hélio ou elementos mais pesados ​​no núcleo. Um subconjunto da população I WR estrelas mostra linhas de hidrogênio em seus espectros e são conhecidas como estrelas WNh; são estrelas jovens extremamente massivas ainda fundindo hidrogênio no núcleo, com hélio e nitrogênio expostos na superfície por forte mistura e perda de massa causada por radiação. Um grupo separado de estrelas com espectros WR são as estrelas centrais das nebulosas planetárias (CSPNe), estrelas gigantes pós-assintóticas que eram semelhantes ao Sol enquanto estavam na sequência principal, mas agora cessaram a fusão e perderam suas atmosferas para revelar um vazio núcleo de carbono-oxigênio. Todas as estrelas Wolf-Rayet são objetos altamente luminosos devido às suas altas temperaturas – milhares de vezes a luminosidade bolométrica do Sol (L☉) para o CSPNe, centenas de milhares L☉ para a população I WR estrelas, para mais de um milhão de L☉ para as estrelas WNh – embora não sejam excepcionalmente brilhantes visualmente, já que a maior parte de sua emissão de radiação está no ultravioleta. As estrelas visíveis a olho nu Gamma Velorum e Theta Muscae, bem como uma das estrelas mais massivas conhecidas, R136a1 em 30 Doradus, são Wolf-Rayet.

Fonte

ESA/WEBB: weic2307 — Photo Release – Webb captures rarely seen prelude to a supernova

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