Las estrellas con masas entre una a ocho veces la masa del Sol evolucionan a través de la rama asintótica de las gigantes (AGB, de las siglas en inglés ‘Asymptotic Giant Branch’) antes de terminar sus vidas como enanas blancas. Es durante esta fase evolutiva, rápida pero crucial, cuando las estrellas se expanden a dimensiones gigantescas y se enfrían, perdiendo casi la totalidad de su masa debido a los fuertes vientos estelares. La baja temperatura y la alta densidad del viento proporcionan las condiciones perfectas para favorecer la condensación de los granos de polvo en sus envolturas circunestelares.

El polvo suministrado por las estrellas en su etapa AGB al medio interestelar es clave para la vida de las galaxias, ya que este es un elemento esencial para la formación de nuevas estrellas y planetas. Por ello, la caracterización del tipo de polvo (compuestos en estado sólido orgánicos frente a inorgánicos) y la cantidad de polvo producido por estas estrellas gigantes es muy interesante para la comunidad astronómica.

La revista The Astrophysical Journal Letters publica hoy un estudio en el que se resuelve el misterio de un peculiar grupo de estrellas AGB masivas, ubicadas en la Gran Nube de Magallanes. Comparando las observaciones infrarrojas del Telescopio Espacial Spitzer (y predicciones para el futuro Telescopio Espacial James Webb) con los modelos teóricos desarrollados por este equipo, han descubierto que estas estrellas tienen masas alrededor de 5 masas solares, formadas hace unos 100 millones de años y son pobres en metales (metales como Fe, Mg y Si). Inesperadamente, el equipo ha descubierto que sus distribuciones espectrales de energía, en el rango infrarrojo, solo pueden reproducirse si el polvo de hierro es la principal especie de polvo en sus envolturas circunestelares. Esta situación es poco común alrededor de las estrellas AGB masivas. Antes se sabía que producían, principalmente, silicatos. Es decir, granos de polvo ricos en oxígeno, magnesio y silicio. Pero este hallazgo es aún más sorprendente si se considera el ambiente pobre en metales que rodea a las estrellas estudiadas.

"Hemos caracterizado por primera vez esta clase de estrellas con propiedades espectrales únicas. La baja metalicidad de estas estrellas gigantes es el ingrediente esencial que proporciona unas condiciones peculiares que permiten la formación de mayores cantidades de polvo de hierro", explica Ester Marini, autora principal del artículo y estudiante de doctorado de la Universidad Roma Tre. Y añade: “De hecho, en ambientes pobres en metales, la compleja nucleosíntesis estelar activa dentro de las estrellas AGB masivas es tan avanzada que agota casi todo el magnesio y el oxígeno, necesarios para formar otras especies de polvo como los silicatos”.

Bajo estas condiciones peculiares, el polvo de hierro se convierte en el principal componente de polvo formado por estas estrellas. "Este resultado representa una importante confirmación teórica para la formación de polvo de hierro en entornos pobres en metales, ya evocada por evidencias observacionales independientes", señala el investigador del IAC Aníbal García Hernández, coautor del trabajo y uno de los fundadores de la fructífera colaboración entre el IAC y el Osservatorio Astronomico di Roma (OAR-INAF) para este tipo de estudios en estrellas gigantes en la fase AGB.

"La llegada del Telescopio Espacial James Webb (JWST) abrirá nuevas posibilidades para investigar este caso en profundidad”, comenta Flavia Dell'Agli, investigadora postdoctoral del IAC y segunda autora del artículo. Y añade: “Esta futura instalación aumentará enormemente el número de estrellas AGB extragalácticas resueltas” y que el instrumento MIRI, que albergará el JWST, será “ideal para identificar esta clase de estrellas en otras galaxias del Grupo Local".

Nota de prensa del INAF: Se un mantello di ferro avvolge le stelle

Artículo: E. Marini, F. Dell'Agli, M. Di Criscienzo, S. Puccetti, D. A. García-Hernández, L. Mattsson,  P. Ventura. “Discovery of stars surrounded by iron dust in the LMC”. ApJ. (http://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/aafdb0) DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8213/aafdb0

Contacto en el IAC:

• Flavia Dell'Agli (fdellagli [at] iac.es (fdellagli[at]iac[dot]es))
• Aníbal García Hernández (agarcia [at] iac.es (agarcia[at]iac[dot]es))