L'Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) ha partecipato alla scoperta di un gruppo di stelle povere di metalli avvolte da una grande quantità di polvere di ferro situata nella Grande Nube di Magellano. Questo studio ha coinvolto una combinazione di modelli teorici della formazione di polvere negli involucri circumstellari con osservazioni a infrarossi prese con lo Spitzer Space Telescope. Il lavoro include previsioni per il futuro telescopio spaziale James Webb.

Stelle con masse tra una e otto volte la massa del sole evolvono lungo il ramo asintotico delle giganti (AGB) prima di finire la loro vita come nane bianche. È durante questa fase rapida ma cruciale in cui le stelle si espandono fino a dimensioni enormi e si raffreddano, perdendo una frazione importante della loro massa a causa dei forti venti stellari. La bassa temperatura e l'alta densità dei venti forniscono le condizioni ideali per la condensazione dei granelli di polvere nei loro involucri circumstellari.

La polvere prodotta dalle stelle nella loro fase AGB ed espulsa nel mezzo interstellare è importante per la vita delle galassie, perché comprende una componente essenziale per la formazione di nuove stelle e pianeti. Caratterizzare se la polvere è composta da componenti organici allo stato solido o componenti inorganici e determinare la quantità di polvere è importante per la comunità astronomica.

Lettere per riviste astrofisiche ha pubblicato il nuovo studio, che ha le risposte agli enigmi di un particolare gruppo di stelle massicce AGB situate nella Grande Nube di Magellano. Confrontando le osservazioni a infrarossi fatte con lo Spitzer Space Telescope (e le previsioni per il futuro James Webb Space Telescope) con i modelli teorici sviluppati da questo gruppo, lo studio riporta che queste stelle pesano circa cinque masse solari, si sono formati circa 100 milioni di anni fa, e sono poveri di metalli come il ferro, magnesio e silicio. inaspettatamente, i ricercatori hanno scoperto che le distribuzioni di energia spettrale infrarossa possono essere riprodotte solo se la polvere di ferro è il componente principale dei loro involucri circumstellari. Questo è raro intorno a massicce stelle AGB. In precedenza era noto che tali stelle producono principalmente silicati, magnesio e grandi quantità di ossigeno e silicio. Ma questa scoperta è ancora più sorprendente, considerando l'ambiente povero di metalli delle stelle oggetto di studio.

Lo studio caratterizza per la prima volta questa classe di stelle con proprietà spettrali uniche. "La bassa metallicità di queste stelle giganti crea condizioni particolari, permettendo la formazione di grandi quantità di polvere di ferro, " spiega Ester Marini, primo autore dell'articolo e dottorando all'Università Roma Tre. "Infatti, in ambienti poveri di metalli, la complessa nucleosintesi all'interno di stelle AGB massicce è così avanzata che brucia quasi tutto il magnesio e l'ossigeno, necessario per formare altri tipi di polvere come i silicati."

In queste particolari condizioni, la polvere di ferro diventa il componente principale della polvere formata da queste stelle. "Questo risultato è un'importante conferma della teoria della polvere di ferro in ambienti poveri di metalli, già accennato in prove osservative indipendenti, " afferma il ricercatore IAC Aníbal García Hernández, coautore dell'opera.

"L'arrivo del James Webb Space Telescope (JWST) aprirà nuove possibilità per indagare in profondità su questo caso, "dice Flavia Dell'Agli, un ricercatore post-dottorato presso l'IAC e secondo autore dell'articolo. "Quel futuro telescopio aumenterà notevolmente il numero di stelle AGB extragalattiche risolte, " lei dice, aggiungendo che lo strumento MIRI sul JWST sarà "ideale per identificare questa classe di stelle in altre galassie del Gruppo Locale".