Dopo quasi due decenni di osservazioni nel medio infrarosso, condotte dai più grandi telescopi di tutto il mondo, un team di astronomi è stato in grado di catturare il movimento a spirale della polvere prodotta da un massiccio sistema binario di tipo Wolf-Rayet, chiamato WR112.
I sistemi stellari binari di questo tipo, così come le esplosioni di supernova, producono enormi quantità di polvere nell’Universo fin dalla sua storia primitiva, anche se non è chiaro come essa venga prodotta. Gli scienziati ipotizzano che abbia origine nella regione in cui i venti stellari delle due stelle si scontrano.
WR112 è un sistema binario composto da una stella massiccia nella fase più avanzata della sua evoluzione, che sta perdendo gran parte della sua massa, e da un’altra stella massiccia nella fase iniziale. Un nuovo studio ha osservato il flusso polveroso del sistema scoprendo che la quantità di polvere prodotta ogni anno è pari a un’intera massa terrestre.
La formazione di polvere si osserva tipicamente nelle stelle fredde con una massa simile al Sole ed è alquanto insolita nell’ambiente estremo di sistemi binari così massicci, con venti stellari violenti. Tuttavia, sembra accadere qualcosa di interessante quando i potenti venti di due stelle massicce interagiscono: «Quando i due venti si scontrano, si scatena un vero e proprio inferno, incluso il rilascio di abbondanti raggi X, ma anche la formazione di copiose quantità di particelle di polvere a base di carbonio», spiega il coautore dello studio Anthony Moffat.
Questo processo è esattamente ciò che sta accadendo nel sistema WR112. Un fenomeno riscontrato anche in altri sistemi come WR104, nel quale è possibile osservare una scia di polvere simile a una girandola.
Tuttavia, la nebulosa attorno a WR112 è molto più complessa di una semplice girandola. Decenni di osservazioni a più lunghezze d’onda hanno mostrato risultati contrastanti sul flusso polveroso e sul movimento orbitale del sistema. Dopo quasi vent’anni di incertezza, le immagini ottenute dal telescopio Subaru nelle Hawaii, scattate nell’ottobre 2019, hanno fornito il pezzo finale – e inaspettato – del puzzle.
«Abbiamo pubblicato uno studio nel 2017 su WR112 che suggeriva che la nebulosa non si muoveva affatto, quindi ho pensato che la nostra osservazione recente lo confermasse», spiega l’autore principale Ryan Lau. «Con mia sorpresa, le immagini ottenute hanno rivelato che il guscio polveroso si era decisamente spostato dall’ultima immagine che avevamo scattato con il Very Large Telescope nel 2016. Sono rimasto a sfogliare le immagini fino a quando mi sono accorto che la spirale sembrava stesse roteando verso di noi».
Combinando i dati delle osservazioni nel medio infrarosso con un modello computerizzato il team ha confermato che il flusso a spirale sta ruotando nella ‘nostra direzione’ – come è possibile osservare nell’animazione qui.
I risultati dello studio hanno rivelato che il periodo di rotazione di questa spirale è di 20 anni, riuscendo a dedurre anche la quantità di polvere che il sistema sta originando.
«Le spirali sono schemi ripetitivi, quindi poiché comprendiamo quanto tempo ci vuole per formare una spirale polverosa completa, possiamo effettivamente risalire all’età della polvere prodotta dalle stelle binarie al centro della spirale», commenta Lau. «Sembra esserci polvere appena formata nel nucleo centrale della spirale, mentre quella che vediamo più esternamente ha circa 80 anni».
Gli esperti, con molta sorpresa, hanno così scoperto che WR112 è una vera e propria fabbrica di polvere, un aspetto insolito poiché i ‘produttori di polvere’ più efficienti nei sistemi binari WR tendono ad avere periodi orbitali più brevi, inferiori a un anno.
Lo studio su WR112 fa luce sulla diversità di alcuni sistemi binari del suo genere, sottolineando che questi sistemi rappresentano fonti significative di produzione di polvere anche in galassie più distanti dalla nostra.
Lo studio è stato pubblicato su The Astrophysical Journal.