El telescopio James Webb ha estudiado el llamativo sistema WR 140. Destaca por la presencia de anillos de polvo (ricos en carbono) que se van alejando lentamente. Este trabajo permitirá entender mejor qué sucede con el carbono y cómo se esparce por el resto de la Vía Láctea.
El sistema WR 140 tiene dos estrellas masivas
Desde hace mucho tiempo, los astrónomos han intentado comprender cómo se distribuyen elementos como el carbono, que es esencial para la vida. El telescopio James Webb ha analizado con detalle una fuente activa de polvo rico en carbono aquí, en nuestra Vía Láctea. Se trata de WR 140 (o Wolf-Rayet 140), un sistema compuesto por dos estrellas masivas en una órbita elíptica. Al pasar cerca de la otra, los vientos estelares de cada estrella chocan y comprimen el material. Esto provoca que se forme polvo rico en carbono.

«En las observaciones del JWST, se pueden observar 17 capas de polvo que brillan en el espectro infrarrojo medio y que se expanden a intervalos regulares. El telescopio no solo ha confirmado que estas capas existen, también que se están alejando del sistema a una velocidad consistente, permitiendo observar cambios en períodos de tiempo muy breve», según explica Emma Lieb, autora principal del estudio sobre estas observaciones.
Cada capa se aleja del sistema a más de 2600 kilómetros por segundo. No muy lejos del 1 por ciento de la velocidad de la luz. Jennifer Hoffman, coautora del estudio, explica que «estamos acostumbrados a pensar en los fenómenos en el espacio como algo que sucede lentamente, en una escala de millones o miles de millones de años. En este sistema, el telescopio muestra que las capas de polvo se están expandiendo de un año a otro». Como un reloj, el viento estelar de ambas estrellas genera polvo durante varios meses cada ocho años.
Un mecanismo de formación de polvo
Sucede cuando la pareja de estrellas se encuentra en el punto más cercano entre sí en su órbita. Webb también muestra que la formación de polvo varía (como se puede apreciar en la parte superior izquierda, más oscura, en la imagen anterior). Las imágenes del espectro infrarrojo medio han detectado capas que han perdurado durante más de 130 años. Las capas más viejas se han disipado hasta el punto de ser demasiado tenues como para captarlas. Los investigadores especulan que las estrellas generarán decenas de miles de capas de polvo a lo largo de cientos de miles de años.
«Las observaciones en el infrarrojo medio son clave para estos análisis, porque el polvo en este sistema es bastante frío. En el espectro de luz visible e infrarrojo cercano solo vemos las capas que están más cerca de la estrella», en palabras de Ryan Lau, uno de los coautores del estudio. Lideró la investigación inicial sobre este sistema y añade que «con estos nuevos detalles increíbles, el telescopio también nos está permitiendo estudiar exactamente cuándo estas estrellas forman polvo, casi al día». La distribución de polvo no es uniforme, aunque no lo parezca en un primer vistazo.
Al analizar las capas detenidamente, en las imágenes del telescopio James Webb, se puede observar que parte del polvo se ha agrupado. Esto forma nubes delicadas, amorfas, que son tan grandes como todo el Sistema Solar. Otras partículas de polvo, sin embargo, flotan libremente. Cada partícula es tan pequeña como una centésima parte del ancho de un cabello humano. Sin importar si está agrupado o no, todo el polvo se mueve a la misma velocidad.
El futuro del sistema WR 140
Además, ese polvo es rico en carbono. ¿Qué sucederá con estas estrellas en una escala de millones o miles de millones de años? Tras terminar de expulsar polvo en su alrededor, el escenario es relativamente claro. La estrella de tipo Wolf-Rayet que está en este sistema es diez veces más masiva que el Sol. Está llegando al final de su vida y, en su último momento, explotará como supernova (expulsando todas esas capas de polvo) o colapsará formando un agujero negro. Este escenario resulta más interesante porque permitiría que las capas de polvo se mantengan intactas.

Nadie puede predecir con certeza qué sucederá, pero los investigadores esperan que el escenario del agujero negro sea el que tenga lugar. El motivo es que, según explica Lau, «una de las grandes preguntas en astronomía es ¿de dónde viene todo el polvo del universo? Si el polvo rico en carbono, como éste, sobrevive, podría ayudarnos a comenzar a responder a esa pregunta.» A lo que Jennifer Hoffman añade que «sabemos que el carbono es necesario para la formación de planetas rocosos y sistemas solares como el nuestro. Es emocionante tener una pista sobre el papel de estos sistemas binarios no solo en la creación de polvo rico en carbono, también en cómo lo expulsa al vecindario galáctico«.
Aunque no llegaremos a observar el final de este sistema, es interesante ver cómo el telescopio James Webb está ayudando a comprender mejor de qué manera se comportan estos lugares que, desde hace años, han llamado la atención por su aspecto diferente a lo que podemos observar en otros rincones de la galaxia. Es un ejemplo más de la variedad de observaciones que se pueden llevar a cabo con un telescopio tan potente. En los próximos años llegarán observatorios incluso más avanzados para seguir desentrañando los misterios del cosmos…
Estudio
El estudio es E. Lieb, R. Lau, J. Hoffman et al.; «Dynamic Imprints of Colliding-wind Dust Formation from WR 140». Publicado en la revista The Astrophysical Journal Letters el 13 de enero de 2025. Puede consultarse en este enlace.
Referencias: NASA