Utilizando el telescopio VLT (Very Large Telescope) de ESO, un
equipo de astrónomos ha descubierto un par de estrellas que se orbitan la una a
la otra en el centro de una de las nebulosas planetarias más emblemáticas.
Estos nuevos resultados confirman una teoría sobre la cual se viene debatiendo
desde hace mucho tiempo y que plantea qué es lo que controla la espectacular y
simétrica apariencia del material lanzado al espacio. Los resultados se
publicaron el día 9 de noviembre de 2012 en la revista Science.
Utilizando el telescopio VLT (Very Large Telescope), ubicado en Cerro Paranal de ESO en Chile, un equipo de
astrónomos ha descubierto un par de estrellas que se orbitan la una a la otra
en el centro de una de las nebulosas planetarias más emblemáticas. Las
nebulosas planetarias son brillantes burbujas de gas alrededor de enanas
blancas — estrella tipo Sol en las etapas finales de sus vidas. No nos
equivoquemos, recordemos que las nebulosas planetarias no tienen nada que ver
con los planetas. El nombre surge en el siglo dieciocho debido a que algunos
de estos objetos se parecían a los discos de planetas distantes al verlos
con pequeños telescopios.
Fleming 1 es un
hermoso ejemplo, se encuentra en la Constelación del Centauro, y fue descubierta justo hace un siglo por Williamina
Fleming, sus sorprendentes chorros simétricos tejen enredados
patrones curvos. Los chorros son eyecciones de gas en rápido movimiento
impulsados desde el corazón de las nebulosas planetarias. Muy a menudo son
colimadas — el material sale en chorros paralelos — lo cual significa que se
expanden muy despacio a medida que se propagan por el espacio.
Fleming 1 toma ese
nombre de la astrónoma escocesa Williamina Fleming, que la descubrió en 1910.
Inicialmente Fleming trabajaba como ama de llaves para el director del
Observatorio de Harvard (en la década de 1880), tras lo cual fue contratada
para procesar datos astronómicos en el observatorio como una de las
“computadoras“ de Harvard, un grupo de mujeres con dotes para llevar a cabo
tareas de cálculo matemático y trabajos administrativos. Durante su época
descubrió — y fue reconocida por ello — numerosos objetos astronómicos,
incluyendo 59 nebulosas gaseosas, unas 310 estrellas variables y 10 novas. Fleming
1 también tiene muchos otros nombres,
entre ellos PN G290.5+07.9, ESO 170-6 y Hen 2-66
Los astrónomos llevan mucho tiempo
discutiendo sobre cómo se originan estos chorros simétricos, pero no se ha
alcanzado ningún consenso. Ahora, un equipo de investigación liderado por Henri
Boffin (de ESO, Chile) ha combinado nuevas observaciones de Fleming 1, llevadas
a cabo con el telescopio VLT, con
detallados modelos hechos por ordenador que permiten determinar por primera vez
cómo surgen esas extrañas formas.
El equipo estudió las
estrellas usando el instrumento FORS instalado en el telescopio VLT. Al estudiar la luz que viene de la estrella central descubrieron
que Fleming 1 parece tener, no una, sino dos enanas blancas en su centro,
orbitándose la una a la otra cada 1,2 días. Pese a que ya se habían descubierto
estrellas binarias en el corazón de las nebulosas planetarias, los sistemas con
dos enanas blancas orbitándose mutuamente son muy poco comunes. Además de tomar
imágenes del objeto, también dividieron la luz en sus diferentes colores para
obtener información sobre sus movimientos, así como la temperatura y la
composición química del objeto central.
Se descubrió que las estrellas primaria y
secundaria tenían aproximadamente entre 0,5 y 0,86 y 0,7 y 1,0 veces la
masa del Sol, respectivamente. El equipo pudo descartar la posibilidad de que
hubiera una estrella “normal”, como nuestro Sol, en el sistema binario,
analizando la luz de las dos estrellas y estudiando el brillo del sistema. Dado
que el sistema rota, su brillo solo cambia en pequeñas cantidades. Una estrella
normal habría sido calentada por su compañera enana blanca, y puesto que
siempre presentaría la misma cara ante su compañera (igual que ocurre con la Luna con respecto a la Tierra ), presentaría un
lado “caliente y luminoso” y otro “frío y oscuro“, fácilmente apreciables como
una variación regular en el brillo. Por tanto, el objeto central es, muy
probablemente, un par de enanas blancas — un exótico descubrimiento muy poco
usual.
“El origen de las
intrincadas y hermosas formas de Fleming 1 y de otros objetos similares ha sido
un tema controvertido durante muchas décadas,” afirma Henri Boffin. “Los
astrónomos ya habían sugerido la posibilidad de una estrella binaria, pero
siempre se pensó que, en caso de serlo, estarían bastante separadas, con un
periodo orbital de decenas de años (luz) o incluso más. Gracias a nuestros
modelos y observaciones pudimos examinar este inusual sistema con mucho
detalle, llegando directos al corazón de la nebulosa, y descubrimos esta pareja
de estrellas que se encontraba miles de veces más cerca”.
Cuando las estrellas con una masa de más de
ocho veces la del Sol se acercan al final de sus vidas, expulsan sus capas
exteriores y empiezan a perder masa. Esto permite que el corazón caliente de la
estrella emita radiación con mucha potencia, provocando que esa burbuja de gas
en movimiento expulsado hacia el exterior brille en forma de nebulosa
planetaria.
Mientras las estrellas son
esféricas, muchas de esas nebulosas planetarias son increíblemente complejas,
con nudos, filamentos, e intensos chorros de material formando patrones
intrincados. Algunas de las nebulosas más espectaculares — incluida Fleming 1 —
presentan estructuras con simetría de punto. Para esta nebulosa planetaria esto
significa que el material parece eyectado desde ambos polos de la región
central en chorros con forma de S. Este nuevo estudio muestra que esos patrones
de Fleming 1 son el resultado de la interacción de dos estrellas cercanas — el
sorprendente canto del cisne de una pareja estelar. En este suceso, cada parte
de la nebulosa tiene un chorro gemelo exacto, a la misma distancia de la
estrella, pero en la dirección opuesta — el tipo de simetría mostrada por las
figuras de los naipes de una baraja convencional de cartas.
“Este es el caso más
completo hasta ahora de una estrella binaria central para el cual las
simulaciones han predicho correctamente cómo daba forma a la nebulosa que la
rodeaba — y con una forma realmente espectacular,” explica el coautor Brent
Miszalski, del SAAO y el SALT (Sudáfrica).
La pareja de estrellas
situada en el centro de esta nebulosa es vital para explicar su estructura. A
medida que las estrellas envejecen, se expanden y, durante parte de este
tiempo, una actuó como un vampiro estelar, absorbiendo material de su
compañera. Este material fluyó hacia la estrella vampiro, rodeándola con un
disco conocido como disco de acreción. Este tipo de discos se forman cuando el
chorro de material que escapa de una estrella supera un cierto límite, conocido
como el Lóbulo de Roche. Dentro de este lóbulo, toda la materia cae sobre su
estrella anfitriona por la gravedad y no puede escapar. Cuando este lóbulo se
llena y se exceden el límite, la masa se aleja de la estrella y se transfiere a
un cuerpo cercano, por ejemplo, la segunda estrella de un sistema binario,
formando así un disco de acreción
Dado que ambas estrellas se
orbitaban la una a la otra, ambas interactuaban con este disco y provocaron que
se comportara como una peonza en movimiento — un tipo de movimiento denominado
precesión. Este movimiento influye en el comportamiento de cualquier material
que haya sido empujado hacia fuera a través de los polos del sistema, como si
fueran chorros. Este estudio confirma que los discos de acreción con precesión
en sistemas binarios causan los sorprendentes patrones simétricos que se
observan alrededor de nebulosas planetarias como Fleming 1.
Las profundas imágenes obtenidas por el VLT
también han ayudado a descubrir un nudo anillo de material en la zona interior
de la nebulosa. Este tipo de anillo de material también se ha encontrado en
otras familias de sistemas binarios, y parecen ser una firma reveladora de la
presencia de una pareja estelar.
“Nuestros resultados
ofrecen una mayor confirmación del papel que juega la interacción entre pares
de estrellas para dar forma, e incluso puede que formar, nebulosas planetarias”,
concluye Boffin.
Este trabajo de
investigación fue presentado en el artículo “An Interacting Binary System
Powers Precessing Outflows of an Evolved Star”, H. M. J. Boffin et al., apareciendo en la revista
Science del 9 de noviembre de 2012.
Fuente: ESO /Crédito de la
imagen: ESO-VLT - Paranal
2012 año del cincuentenario de ESO
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