Las estrellas gigantes pueden ser el último ejemplo de “vive rápido, muere joven”. A diferencia de nuestro propio sol, que brillará durante miles de millones de años, las estrellas más masivas pueden quemar su combustible termonuclear en solo unos pocos millones de años antes de desprenderse de sus capas exteriores y explotar en una espectacular supernova.
Esta semana, la NASA reveló una imagen rara del Telescopio Espacial James Webb (JWST) de uno de esos gigantes estelares: una estrella Wolf-Rayet en las etapas finales y fugaces de su vida. Llamado WR 124, se encuentra en la constelación de Sagitta y se encuentra a unos 15.000 años luz de la Tierra. La estrella moribunda tiene al menos 30 veces la masa de nuestro sol, pero se está encogiendo rápidamente a medida que lanza gas caliente al frío vacío del espacio.
“Lo detectamos temprano”, explica Anthony Moffat, un astrofísico jubilado, que anteriormente observó WR 124 utilizando el telescopio espacial Hubble y no participó en las mediciones recientes del JWST. Moffat ha estudiado las estrellas Wolf-Rayet durante décadas. “Este es el más joven que conozco”, dice. La nube de colores en la imagen, algo engañosamente llamada nebulosa planetaria, tiene solo unos pocos miles de años. Ahora “la nebulosa está abrazando a la estrella”, dice. Pero a medida que pasa el tiempo, florecerá hacia el exterior en capas o anillos de gas y polvo en expansión.
Las estrellas son los reactores de fusión de la naturaleza, que brillan con la energía liberada al fusionar hidrógeno para formar átomos de helio. Una vez que las estrellas masivas han quemado todo su hidrógeno, comienzan a fusionar helio en elementos más pesados, a través de una reacción de fusión más enérgica que genera poderosos vientos estelares. Fluyendo a velocidades superiores a los 150.000 kilómetros por hora, estos vientos arrastran consigo las capas exteriores de la estrella, expulsando enormes volúmenes de gas y polvo al espacio.
Este gas brilla con radiación infrarroja, el mismo tipo de luz que detecta JWST. Los astrofísicos crearon la espectacular imagen combinando datos de dos de los instrumentos de JWST, la cámara de infrarrojo cercano (NIRCam) y el instrumento de infrarrojo medio (MIRI). El Telescopio Espacial Hubble, que recoge predominantemente luz en longitudes de onda ópticas, había capturado imágenes de WR 124 antes, pero las observaciones de JWST muestran la nebulosa floreciente de la estrella con nuevos y sorprendentes detalles.
“Personalmente, la parte más emocionante de esta imagen es que estamos capturando un evento raro, es decir, una estrella de Wolf-Rayet, con un nivel de detalle que solo se puede lograr con JWST”, dice Macarena García Marín, astrofísica de la Agencia Espacial Europea, que trabaja con MIRI.
Solo las estrellas masivas pueden pasar por la fase Wolf-Rayet, y no todas lo hacen. Los astrónomos han estimado que solo hay 1000 estrellas Wolf-Rayet en nuestra galaxia, aproximadamente una de cada 100 millones. El más cercano está aproximadamente a 1.000 años luz de distancia en el sistema estelar Gamma Velorum, que es visible desde el hemisferio sur. Las estrellas Wolf-Rayet pueden ser un millón de veces más luminosas que el sol, dice Moffat. “Lo que no tienen en número, lo compensan en luz”, añade.
“Ese polvo se está extendiendo por el cosmos y eventualmente creará planetas. Y así es como llegamos aquí, de hecho”, dijo la astrofísica de la NASA Amber Straughn en un panel de discusión en la Conferencia South by Southwest de 2023 en Austin, Texas, donde se reveló la imagen por primera vez. “Creo que este es uno de los conceptos más bellos de toda la astronomía”.
Pero si bien todos estamos hechos de polvo de estrellas, parece haber mucho más en el universo de lo que los científicos pueden explicar a partir de una catalogación básica de fuentes obvias. “Siempre es un lugar interesante para estar en la ciencia cuando nuestras teorías no coinciden con nuestras observaciones, y aquí es donde estamos ahora con el polvo”, dice Straughn. Estas imágenes detalladas del desenlace de una estrella moribunda, cuando forja elementos pesados y genera abundante polvo, pueden ayudar a los científicos a refinar su comprensión de este proceso fundamental.
Algún día, dentro de miles o incluso millones de años, pero esencialmente mañana a escala galáctica, WR 124 explotará en una supernova espectacular. Además de la gran cantidad de polvo y elementos pesados, la explosión podría dejar un agujero negro. Pero los físicos no tienen una gran manera de predecir esto con certeza. Moffat supone que el remanente de supernova podría estancarse como una estrella de neutrones, la última parada antes de que una estrella que colapsa alcance el olvido final de un agujero negro. Sin un vistazo de algún observatorio que, para nosotros, permanece en un futuro lejano, es posible que nunca sepamos qué resultado ocurrirá para WR 124. Pero de cualquier manera, su destino final sigue siendo el mismo, escrito en las estrellas y planetas aún por formar a partir de su generoso regalo de polvo cósmico.