Un’immagine ripresa dal Webb della stella WR140 fa gridare alla megastruttura aliena ma ha una spiegazione naturale ancorché sconcertante

Una strana immagine della stella lontana WR140 circondata da increspature geometriche concentriche ripresa dal James Webb Space Telescope (JWST) lo scorso luglio ha lasciato perplessi gli astronomi di tutto il mondo

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Un'immagine ripresa dal Webb della stella WR140 fa gridare alla megastruttura aliena ma ha una spiegazione naturale ancorché sconcertante
Un'immagine ripresa dal Webb della stella WR140 fa gridare alla megastruttura aliena ma ha una spiegazione naturale ancorché sconcertante

Una strana immagine della stella WR140 circondata da increspature geometriche concentriche ripresa dal James Webb Space Telescope (JWST) lo scorso luglio ha lasciato perplessi gli astronomi di tutto il mondo, scatenando persino una ridda di speculazioni su Internet, secondo le quali potrebbe essere la prova di una megastruttura aliena.

L’immagine sconcertante è stata catturata subito dopo che JWST ha iniziato le operazioni scientifiche e ha pubblicato il suo primo lotto completo di immagini. Subito si è scatenato un acceso dibattito su Internet, con alcuni che ipotizzavano che le enormi increspature fossero causate dagli alieni. L’immagine è stata descritta come “folle” da Mark McCaughrean, consulente senior per la scienza e l’esplorazione presso l’Agenzia spaziale europea e membro del James Webb Space Telescope Science Working Group.

In realtà, si tratta di un fenomeno naturale anche se abbastanza sconcertante.

Tuttavia, due astronomi australiani spiegano in due articoli complementari recentemente pubblicati su Nature e Nature Astronomy che i 17 anelli concentrici visti attorno alla stella sono in realtà una serie di giganteschi gusci di polvere creati dall’interazione ciclica di una coppia di stelle calde, una delle quali è una Wolf-Rayet morente, che si muove su un’orbita stretta.

Come un orologio, WR140 emette un anello di polveri ogni otto anni, che viene poi gonfiato dal vento stellare come un pallone“, ha affermato il professor Peter Tuthill del Sydney Institute for Astronomy dell’Università di Sydney, coautore di entrambi documenti. “Otto anni dopo, mentre il binario ripassa nello stesso punto, appare un altro anello, uguale a quello precedente, che scorre nello spazio all’interno della bolla del precedente”.

La coppia WR140 è composta da un’enorme stella Wolf-Rayet e da una stella supergigante blu ancora più massiccia che sono legate gravitazionalmente in un’orbita di otto anni. Tutte le stelle producono venti stellari ma quelli prodotti dalle stelle di Wolf-Rayet potrebbero paragonarsi a un uragano stellare. Gli elementi nel vento, come il carbonio, si condensano come fuliggine, che rimane abbastanza calda da brillare intensamente nell’infrarosso.

Poiché le due stelle sono in orbite ellittiche anziché circolari, la produzione di polvere si accende e si spegne quando la compagna binaria di WR140 si avvicina e poi si allontana dal punto di massimo avvicinamento. Sulla base dei dati raccolti con altri telescopi dal 2006, il professor Tuthill e il suo ex studente Yinuo Han – ora all’Istituto di astronomia dell’Università di Cambridge – hanno creato un modello tridimensionale della geometria del pennacchio di polvere.

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Immagini nel vicino infrarosso della struttura di polvere circumstellare in espansione di WR140

Immagini nel vicino infrarosso della struttura di polvere circumstellare in espansione di WR140. Crediti: Yinuo Han e Peter Tuthill

 

Il modello riesce a spiegare perfettamente le insolite immagini riprese dal JWST a luglio. Grazie a questo e ad altri contributi, sia Han che il professor Tuthill sono diventati anche coautori dell’articolo su Nature Astronomy con i nuovi dati Webb.

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Inoltre, nel loro articolo su Nature, Han e il professor Tuthill hanno mostrato – per la prima volta – prove dirette di un’intensa luce stellare che penetra nella materia e la accelera, dopo aver rintracciato titanici pennacchi di polvere generati dalle violente interazioni tra le due stelle colossali nell’arco di 16 anni.

Illustrazione del sistema stellare binario WR140

Illustrazione del sistema stellare binario WR140. Credito: Amanda Smith/IoA/Università di Cambridge

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È noto che la luce delle stelle trasporta quantità di moto, esercitando una spinta sulla materia nota come “pressione di radiazione“. Gli astronomi spesso vedono le conseguenze di ciò sotto forma di materia che si muove ad alta velocità ma non hanno mai colto il processo sul fatto. L’osservazione diretta dell’accelerazione dovuta a forze diverse dalla gravità è stata aramente osservata, e mai in un ambiente stellare come questo.

È difficile vedere accelerazioni provocate dalla luce delle stelle perché la forza della luce svanisce con la distanza e altre forze prendono rapidamente il sopravvento“, ha detto Han. “Per testimoniare l’accelerazione ad un livello che diventa misurabile, il materiale deve essere ragionevolmente vicino alla stella o la fonte della pressione di radiazione deve essere molto forte. WR140 è una stella binaria il cui feroce campo di radiazioni potenzia questi effetti, mettendoli alla portata dei nostri dati ad alta precisione“.

Dimensione relativa della stella Wolf Rayet

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La dimensione relativa della stella Wolf-Rayet, la sua supergigante blu di tipo O e il Sole, in alto a sinistra. Credito: JPL-Caltech

Utilizzando la tecnologia di imaging nota come interferometria, che è stata in grado di agire come una lente zoom per lo specchio di 10 metri del telescopio Keck alle Hawaii, gli australiani sono stati in grado di recuperare immagini sufficientemente nitide di WR140 per lo studio.

Hanno scoperto che la polvere si condensa adiacente al punto in cui i venti delle due stelle si scontrano, sulla superficie di un fronte d’urto a forma di cono. Poiché la stella binaria orbitante è in costante movimento, anche il fronte d’urto ruota. Il pennacchio fuligginoso si avvolge a spirale, nello stesso modo in cui le goccioline formano una spirale in un irrigatore da giardino.

Modello 3D grezzo ed elaborato di gusci WR140

Modello 3D grezzo ed elaborato dei proiettili di polvere di WR140 dopo 18 orbite (o 144 anni) di formazione ciclica. Credito: Yinuo Han/Peter Tuthill/Ryan Lau

In assenza di forze esterne, ogni spirale di polvere dovrebbe espandersi a una velocità costante“, ha detto Han. “All’inizio eravamo perplessi perché non potevamo adattare il nostro modello alle osservazioni finché non ci siamo finalmente resi conto che stavamo vedendo qualcosa di nuovo. I dati non combaciavano perché la velocità di espansione non era costante, ma piuttosto stava accelerando“.

Una volta che hanno aggiunto l’accelerazione della polvere da parte della luce delle stelle nel loro modello tridimensionale del binario WR140, ha spiegato perfettamente i loro dati osservativi. E finì anche per spiegare gli strani anelli concentrici successivamente individuati con JWST.

In un certo senso, abbiamo sempre saputo che questa doveva essere la ragione del deflusso, ma non avrei mai immaginato che saremmo stati in grado di vedere la fisica all’opera in questo modo“, ha detto il professor Tuthill. “Quando guardo i dati, vedo il pennacchio del WR140 che spiega una vela gigante fatta di polvere che, quando cattura il vento fotonico che fluisce dalla stella, fa un improvviso balzo in avanti, come uno yacht che riceve una raffica.

Con JWST ora in funzione, i ricercatori saranno in grado di imparare molto di più su WR140 e sistemi simili. “Il telescopio Webb offre nuovi estremi di stabilità e sensibilità“, ha affermato il dott. Ryan Lau, assistente astronomo presso il National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory degli Stati Uniti e autore principale dello studio JWST pubblicato su Nature Astronomy. “Ora saremo in grado di fare osservazioni come questa molto più facilmente che da terra, aprendo una nuova finestra sul mondo della fisica di Wolf-Rayet“.

Riferimento: “Radiation-driven acceleration in the expanding WR140 dust shell” di Yinuo Han, Peter G. Tuthill, Ryan M. Lau e Anthony Soulain, 12 ottobre 2022, Nature .
DOI: 10.1038/s41586-022-05155-5

Riferimento: “Nested dust shells around the Wolf–Rayet binary WR 140 observed with JWST” di Ryan M. Lau, Matthew J. Hankins, Yinuo Han, Ioannis Argyriou, Michael F. Corcoran, Jan J. Eldridge, Izumi Endo, Ori D .Fox, Macarena Garcia Marin, Theodore R. Gull, Olivia C. Jones, Kenji Hamaguchi, Astrid Lamberts, David R. Law, Thomas Madura, Sergey V. Marchenko, Hideo Matsuhara, Anthony FJ Moffat, Mark R. Morris, Patrick W Morris, Takashi Onaka, Michael E. Ressler, Noel D. Richardson, Christopher MP Russell, Joel Sanchez-Bermudez, Nathan Smith, Anthony Soulain, Ian R. Stevens, Peter Tuthill, Gerd Weigelt, Peredur M. Williams e Ryodai Yamaguchi , 12 ottobre 2022, Astronomia naturalistica
DOI: 10.1038/s41550-022-01812-x