p Com quase duas décadas de imagens de infravermelho médio (IR) dos maiores observatórios ao redor do mundo, incluindo o Telescópio Subaru, uma equipe de astrônomos foi capaz de capturar o movimento espiral da poeira recém-formada fluindo do sistema estelar binário massivo e evoluído Wolf-Rayet (WR) 112. Sistemas estelares binários massivos, bem como explosões de supernova, são considerados fontes de poeira no Universo desde o início da sua história, mas o processo de produção de poeira e a quantidade de poeira ejetada ainda são questões em aberto. WR 112 é um sistema binário composto por uma estrela massiva no estágio muito avançado da evolução estelar perdendo uma grande quantidade de massa e outra estrela massiva na sequência principal. A poeira deve se formar na região onde os ventos estelares dessas duas estrelas estão colidindo. O estudo revela o movimento da saída de poeira do sistema e identifica o WR 112 como uma fábrica de poeira altamente eficiente que produz uma massa terrestre inteira de poeira todos os anos. p Formação de poeira, que é tipicamente visto em fluxos suaves de estrelas frias com uma massa semelhante ao Sol, é um tanto incomum no ambiente extremo em torno de estrelas massivas e seus ventos violentos. Contudo, coisas interessantes acontecem quando os ventos rápidos de duas estrelas massivas em um binário interagem.

p "Quando os dois ventos colidem, todo o inferno se solta, incluindo a liberação de copiosos raios-X de gás em choque, mas também a (surpreendente à primeira vista) a criação de grandes quantidades de partículas de poeira de aerossol à base de carbono naqueles binários em que uma das estrelas evoluiu para queima de He, que produz 40% C em seus ventos, "diz o co-autor Anthony Moffat (University of Montreal). Este processo de formação de poeira é exatamente o que está ocorrendo em WR 112. (Nota 1)

p Este fenômeno de formação de poeira binária foi revelado em outros sistemas como o WR 104 pelo co-autor Peter Tuthill (University of Sydney). WR 104, em particular, revela um elegante rastro de poeira semelhante a um 'catavento' que traça o movimento orbital do sistema estelar binário central (consulte www.physics.usyd.edu.au/~gekko… inwheel / movie_11.gif)

p Contudo, a nebulosa empoeirada em torno do WR 112 é muito mais complexa do que um simples padrão de cata-vento. Décadas de observações de múltiplos comprimentos de onda apresentaram interpretações conflitantes da saída de poeira e movimento orbital do WR 112. Após quase 20 anos de incerteza no WR 112, imagens do instrumento COMICS no telescópio Subaru tiradas em outubro de 2019 forneceram a peça final - e inesperada - do quebra-cabeça.

p "Publicamos um estudo em 2017 no WR 112 que sugeria que a nebulosa empoeirada não estava se movendo, então pensei que nossa observação no COMICS confirmaria isso, "explicou o autor principal Ryan Lau (ISAS / JAXA)." Para minha surpresa, a imagem do COMCIS revelou que a concha empoeirada tinha definitivamente se movido desde a última imagem que tiramos com o VLT em 2016. Me confundiu tanto que não consegui dormir após a execução de observação - continuei folheando as imagens até que finalmente foi registrado no minha cabeça que a espiral parecia que estava caindo em nossa direção. "

p Lau colaborou com pesquisadores da Universidade de Sydney, incluindo o Prof. Peter Tuthill e o estudante de graduação Yinuo Han, que são especialistas em modelar e interpretar o movimento das espirais empoeiradas de sistemas binários como WR 112. "Eu compartilhei as imagens de WR 112 com Peter e Yinuo, e eles foram capazes de produzir um incrível modelo preliminar que confirmou que a poeirenta corrente espiral está girando em nossa direção ao longo de nossa linha de visão, "disse Lau.

p A animação acima mostra uma comparação entre os modelos do WR 112 criados pela equipe de pesquisa com as observações reais do infravermelho médio. A aparência das imagens do modelo mostra uma concordância notável com as imagens reais do WR 112. Os modelos e a série de observações de imagens revelaram que o período de rotação desta espiral empoeirada "borda-on" (e o período orbital do sistema binário central ) é de 20 anos.

p Com a imagem revisada de WR 112, a equipe de pesquisa foi capaz de deduzir quanta poeira esse sistema binário está se formando. "Espirais são padrões repetitivos, então, uma vez que entendemos quanto tempo leva para formar uma espiral empoeirada completa (~ 20 anos), podemos realmente rastrear a idade da poeira produzida pelas estrelas binárias no centro da espiral, "diz Lau. Ele aponta que" há poeira recém-formada bem no centro da espiral, enquanto a poeira que vemos que está a quatro voltas da espiral tem cerca de 80 anos. Portanto, podemos essencialmente traçar toda uma vida humana ao longo da poeirenta corrente espiral revelada em nossas observações. Pude realmente apontar nas imagens a poeira que se formou quando nasci (agora, está em algum lugar entre a primeira e a segunda volta em espiral). "

p Para sua surpresa, a equipe descobriu que WR 112 é uma fábrica de poeira altamente eficiente que produz poeira a uma taxa de 3x10 ^-6 massa solar por ano, o que equivale a produzir uma massa terrestre inteira de poeira a cada ano. Isso era incomum, dado o período orbital de 20 anos do WR 112 - os produtores de poeira mais eficientes neste tipo de sistema estelar binário WR tendem a ter períodos orbitais mais curtos de menos de um ano, como o WR 104 com seu período de 220 dias. O WR 112, portanto, demonstra a diversidade dos sistemas binários WR que são capazes de formar poeira com eficiência e destaca seu papel potencial como fontes significativas de poeira não apenas em nossa Galáxia, mas em galáxias além da nossa.

p Por último, esses resultados demonstram o potencial de descoberta de imagens de infravermelho médio de várias épocas com o instrumento MIMIZUKU no próximo Observatório de Atacama de Tóquio (TAO). Os resultados do infravermelho médio deste estudo utilizam notavelmente os maiores observatórios do mundo e prepararam o cenário para a próxima década de descobertas astronômicas com telescópios de 30 m e o próximo Telescópio Espacial James Webb.

p (Nota 1) Estrelas Wolf-Rayet (WR) são estrelas evoluídas muito massivas que já perderam seu envelope rico em hidrogênio. A superfície desses objetos é rica em elementos pesados ​​como o carbono produzido pelo processo interno de queima do hélio. Isso resulta na ejeção de estrelas WR, incluindo altas frações de carbono e outros elementos pesados, em contraste com o material rico em hidrogênio ejetado por estrelas evoluídas usuais, formando uma grande quantidade de poeira.