Het Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) heeft deelgenomen aan de ontdekking van een groep metaalarme sterren gehuld in een grote hoeveelheid ijzerstof in de Grote Magelhaense Wolk. Deze studie omvatte een combinatie van theoretische modellen van de vorming van stof in circumstellaire omhulsels met infraroodwaarnemingen gemaakt met de Spitzer Space Telescope. Het werk omvat voorspellingen voor de toekomstige James Webb Space Telescope.

Sterren met een massa tussen één en acht keer de massa van de zon evolueren langs de asymptotische reuzentak (AGB) voordat ze hun leven beëindigen als witte dwergen. Het is tijdens deze snelle maar cruciale fase wanneer de sterren uitzetten tot enorme afmetingen en afkoelen, een groot deel van hun massa verliezen als gevolg van sterke stellaire winden. De lage temperatuur en de hoge dichtheid van de winden bieden ideale omstandigheden voor de condensatie van stofkorrels in hun circumstellaire omhulsels.

Het stof dat door de sterren in hun AGB-fase wordt geproduceerd en in het interstellaire medium wordt uitgestoten, is belangrijk voor het leven van de sterrenstelsels, omdat het een essentieel onderdeel vormt voor de vorming van nieuwe sterren en planeten. Het bepalen of het stof is samengesteld uit organische componenten in vaste toestand of anorganische componenten en het bepalen van de hoeveelheid stof is belangrijk voor de astronomische gemeenschap.

Astrofysische journaalbrieven heeft de nieuwe studie gepubliceerd, die antwoorden heeft op de puzzels van een eigenaardige groep massieve AGB-sterren in de Grote Magelhaense Wolk. Door de infraroodwaarnemingen die zijn gedaan met de Spitzer Space Telescope (en voorspellingen voor de toekomstige James Webb Space Telescope) te vergelijken met de theoretische modellen die door deze groep zijn ontwikkeld, de studie meldt dat deze sterren ongeveer vijf zonsmassa's wegen, werden ongeveer 100 miljoen jaar geleden gevormd, en zijn arm aan metalen zoals ijzer, magnesium en silicium. Onverwacht, de onderzoekers ontdekten dat de infrarode spectrale energieverdelingen alleen kunnen worden gereproduceerd als ijzerstof het hoofdbestanddeel is van hun circumstellaire omhulsels. Dit is ongebruikelijk rond massieve AGB-sterren. Het was eerder bekend dat dergelijke sterren voornamelijk silicaten produceren, magnesium en grote hoeveelheden zuurstof en silicium. Maar deze bevinding is nog verrassender, gezien de metaalarme omgeving van de bestudeerde sterren.

De studie kenmerkt voor het eerst deze klasse van sterren met unieke spectrale eigenschappen. "De lage metalliciteit van deze reuzensterren creëert bijzondere omstandigheden, waardoor de vorming van grote hoeveelheden ijzerstof mogelijk is, " legt Ester Marini uit, de eerste auteur van het artikel en een doctoraalstudent aan de Roma Tre University. "In feite, in metaalarme omgevingen, de complexe nucleosynthese in massieve AGB-sterren is zo geavanceerd dat het bijna al het magnesium en zuurstof verbrandt, nodig om andere soorten stof te vormen, zoals silicaten."

Onder deze bijzondere omstandigheden, ijzerstof wordt het hoofdbestanddeel van het stof dat door deze sterren wordt gevormd. "Dit resultaat is een belangrijke bevestiging van de theorie van ijzerstof in metaalarme omgevingen, al gesuggereerd in onafhankelijk observationeel bewijs, " zegt IAC-onderzoeker Aníbal García Hernández, een co-auteur van het werk.

"De komst van de James Webb Space Telescope (JWST) zal nieuwe mogelijkheden openen om deze zaak diepgaand te onderzoeken, " zegt Flavia Dell'Agli, een postdoctoraal onderzoeker bij het IAC en tweede auteur van het artikel. "Die toekomstige telescoop zal het aantal opgeloste extragalactische AGB-sterren aanzienlijk vergroten, " ze zegt, eraan toevoegend dat het MIRI-instrument op de JWST "ideaal zal zijn voor het identificeren van deze klasse van sterren in andere sterrenstelsels van de Lokale Groep".