Las nebulosas planetarias son como una caja de bombones: nunca sabes lo que te va a tocar.
Hubble/ESA/NASA; procesado por Judy Schmidt CC POR 2.0
La amplia variedad de formas y colores que muestran estas gemas celestiales ha fascinado a observadores y teóricos por igual. Estas fantásticas erupciones de gas y polvo de estrellas de baja masa forman formas como espirales, rosas, mariposas e incluso ojos cósmicos. Ahora, un equipo de observadores ha mirado un paso antes en la evolución estelar para explicar cómo se forman estas formas.
Un paso atrás, dos pasos adelante
Los astrónomos saben desde hace mucho tiempo que las nebulosas planetarias surgen en los últimos días de las estrellas menos masivas, incluido, un día, el Sol. Tales estrellas se despojan de sus capas externas, creando las gloriosas exhibiciones que vemos desde la Tierra, incluso cuando los núcleos estelares colapsan en enanas blancas.
Pero lo que a los astrónomos les ha costado entender es cómo los vientos presumiblemente simétricos que salen de las estrellas envejecidas crean formas asimétricas tan hermosas. Algunas ideas han incluido los efectos de los compañeros estelares, aunque investigaciones más recientes han demostrado que incluso los planetas gigantes pueden afectar los vientos expulsados por estrellas como el Sol.
Para comprender la evolución de las nebulosas planetarias, Leen Decin (Universidad KU Leuven, Bélgica) y sus colegas dieron un paso atrás en la evolución estelar, para rama gigante asintótica (AGB) estrellas. Estas frías gigantes rojas pueden expandirse al tamaño de la órbita de la Tierra y brillan miles de veces más que el Sol. Sin embargo, se están quedando sin combustible, reducidos a la fusión de carbono en sus núcleos. (Más adelante en sus vidas, las estrellas AGB pueden aparecer como estrellas de carbono rojo rubí).
Las estrellas AGB pierden hasta un 0,01% de la masa del Sol cada año, comenzando el proceso de despojarse de las capas exteriores de las estrellas. Pero las altas tasas de pérdida de masa también han oscurecido lo que sucede más cerca de la estrella.
La fase AGB es de corta duración y eso también ha complicado nuestra comprensión de las etapas finales de la evolución estelar de baja masa. Dependiendo de sus masas individuales, las estrellas AGB están a solo 100.000 a 20 millones de años de convertirse en nebulosas planetarias. El proceso de creación de la nebulosa planetaria lleva unos miles de años, un abrir y cerrar de ojos astronómicos, y la nebulosa en sí solo dura unos 20.000 años más antes de dispersarse en el espacio interestelar.
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Vientos y compañeros
El equipo de Decin estudió una muestra de 12 estrellas AGB utilizando el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) en Chile. Al observar longitudes de onda tan largas, ALMA penetra en el gas y el polvo alrededor de estas estrellas para revelar detalles en sus vientos y anular suposiciones previas sobre sus formas.
L. Decín / ESO / ALMA
Ninguna de las 12 estrellas AGB tiene vientos simétricos, informan los investigadores el 18 de septiembre. Ciencias. Todos ellos tienen alguna forma de arcos o caparazones, y algunos de ellos incluso exhiben los tipos de formas espirales, bipolares o similares a ojos que tienen las nebulosas planetarias.
“Cada estrella, que antes era solo un número, se convirtió en un individuo por sí mismo”, dice el coautor Miguel Montargès (también en KU Leuven). “Ahora, para nosotros, tienen su propia identidad. Esta es la magia de tener observaciones de alta precisión: las estrellas ya no son solo puntos”.
Los estudios de grandes poblaciones de estrellas muestran que las estrellas AGB, en promedio, tienen al menos un compañero con más de cinco veces la masa de Júpiter. Ya sea que estos compañeros sean estrellas o planetas gigantes, es probable que afecten las formas evolutivas de los vientos estelares.
La velocidad del viento también es clave, ya que a medida que la estrella pierda más masa, las órbitas de sus compañeras se ampliarán. Con base en las observaciones de ALMA, los investigadores desarrollan una ecuación que predice si una estrella expulsará sus vientos principalmente a lo largo de sus polos, una estructura que se encuentra en estrellas con vientos débiles y compañeras cercanas, o si el viento tomará forma de espiral a lo largo del ecuador. , encontrado más a menudo para vientos fuertes y compañeros más alejados.
«Este es un resultado maravilloso e innovador en el sentido de que establece una conexión sólida que se ha especulado durante mucho tiempo», dice Morgan MacLeod (Centro de Astrofísica, Harvard y Smithsonian), que no participó en la investigación. «Este resultado proporciona un grado revolucionario de evidencia para la idea de que la multiplicidad de estrellas es clave en cómo las estrellas evolucionadas pierden sus envolturas».
El futuro del sol
¿Qué significa todo esto para el Sol? Un día, dentro de unos 7 mil millones de años, también se convertirá en una enana blanca rodeada por una hermosa nebulosa planetaria. Con base en sus hallazgos, Decin especula que Júpiter o incluso Saturno son lo suficientemente masivos como para desempeñar un papel en la decisión de la forma de esa nebulosa.
“Nuestros cálculos ahora indican que se formará una espiral débil en el viento estelar del viejo Sol moribundo”, dice ella.
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