La gloriosa y ondulante Nebulosa del Anillo Sur es el capullo de una estrella moribunda y guarda un secreto. Los científicos han descubierto que esta nebulosa exhibe una estructura de doble anillo que evidencia no una, sino posiblemente tres estrellas en su corazón.
La Nebulosa del Anillo Sur, también designada NGC 3132, es una nebulosa planetaria ubicada a unos 2.000 años luz de distancia en la constelación de Vela, las Velas. El nombre “nebulosa planetaria” es inapropiado: este tipo de nebulosas no tienen nada que ver con los planetas. En cambio, son las exhalaciones finales de estrellas moribundas similares al sol, que se transforman dentro de la crisálida nebulosa hasta que finalmente florecen en una enana blanca. Se forma una nebulosa a partir de la envoltura exterior de la estrella moribunda, que es impulsada hacia el espacio después de la fase de gigante roja de la estrella.
La Nebulosa del Anillo Sur fue fotografiada en diciembre de 2022 por el Telescopio Espacial James Webb (JWST), que reveló gas de hidrógeno molecular formando el “exoesqueleto” de la nebulosa. Esto se refiere al gas caliente que irradia con una temperatura igual a aproximadamente 1.000 kelvin (1.340 grados Fahrenheit, o 726 grados Celsius) a medida que es iluminado y calentado por la luz ultravioleta proveniente de la propia enana blanca. Ese exoesqueleto, sin embargo, sólo representa una pequeña fracción del gas molecular de la nebulosa.
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Un equipo dirigido por Joel Kastner del Instituto de Tecnología de Rochester fue a buscar más gas molecular de la nebulosa, específicamente buscando monóxido de carbono utilizando el Submillimeter Array (SMA), que es un grupo de ocho radiotelescopios en un volcán inactivo llamado Mauna. Kea en Hawái. El monóxido de carbono se mezcla con hidrógeno y otros gases moleculares dentro de la nebulosa, por lo que observar el contenido de monóxido de carbono es en realidad una aproximación a la observación de todas esas otras moléculas que no son tan fáciles de detectar. Efectivamente, el SMA pudo medir tanto la distribución como las velocidades de las moléculas de monóxido de carbono, mostrando qué partes se mueven hacia nosotros y cuáles se alejan de nosotros.
“JWST nos mostró las moléculas de hidrógeno y cómo se apilan en el cielo, mientras que el Submillimeter Array nos muestra el monóxido de carbono que es más frío que no se puede ver en la imagen de JWST”, dijo Kastner en un Comunicado de prensa.
Como sugiere el nombre del Anillo Sur, tiene principalmente forma (desde nuestro punto de vista) de anillo. Las observaciones de SMA mostraron que este anillo se está expandiendo, lo cual es de esperar a medida que la nebulosa crece lentamente antes de dispersarse finalmente. Sin embargo, los datos también permitieron al equipo de Kastner crear un mapa tridimensional del exoesqueleto molecular de la nebulosa. Esto ofreció una sorpresa. Los investigadores no sólo pudieron demostrar que lo que vemos como un anillo es simplemente un lóbulo de una nebulosa bipolar vista de frente, sino que también encontraron un segundo anillo perpendicular al primero.
“Cuando empezamos a girar toda la nebulosa en 3D, inmediatamente vimos que en realidad era un anillo, y luego nos sorprendió ver que había otro anillo”, dijo Kastner.
Toda esta extraña disposición pinta una fascinante cola de no una, ni siquiera dos, sino muy posiblemente tres estrellas en el corazón de la nebulosa. Sólo una de estas estrellas, la más masiva de las tres, habrá llegado al final de su vida, pero el trío estelar, si las tres realmente existen, probablemente esté demasiado cerca una de la otra o sea demasiado débil para ser resuelta por separado, incluso por el JWST.
Una imagen compuesta JWST de infrarrojo cercano y medio de la Nebulosa del Anillo Sur. (Crédito de la imagen: NASA/ESA/CSA/STScI/O. De Marco (Universidad Macquarie)/J. DePasquale (STScI))
Cada vez hay más pruebas de que algunas nebulosas planetarias, al menos aquellas que presentan estructuras complejas, se forman a partir de la interferencia de una estrella compañera con la estrella moribunda central. Para el Anillo Sur, el equipo de Kastner postula que un sistema triple formado por una binaria cercana está orbitado por una tercera estrella más distante dentro de un radio orbital de 60 unidades astronómicas de la binaria (una unidad astronómica, AU, es la distancia entre la Tierra y el sol, y en nuestro sistema solar 60 AU estarían en el extremo más alejado del cinturón de Kuiper).
Los dos lóbulos del Anillo Sur tienen una cintura estrecha o “apretada”, como un reloj de arena, que es una característica común de las nebulosas planetarias que emanan de un sistema estelar binario en el que una de las estrellas está llegando al final de su vida. La compañera binaria es capaz de acorralar el material arrojado por la estrella moribunda para que escape en dirección polar, en lugar de ecuatorial, formando los dos lóbulos. Las observaciones del infrarrojo medio del JWST respaldan esta hipótesis, ya que encontraron un exceso de luz infrarroja proveniente del sistema estelar central, que es una firma clásica de un disco de polvo formado a partir de interacciones entre la gigante roja y una compañera binaria cercana.
Entonces, eso explica el primer anillo. El origen del segundo anillo, dice el equipo, es menos seguro.
Aunque el Anillo Sur parece bilobulado, parte del material debe haber sido emitido como una envoltura aproximadamente esférica o elipsoidal de material arrojado por la gigante roja, un evento de pérdida rápida de masa que tal vez representó su exhalación final de material para dejar atrás la gigante roja. enano. El sistema estelar binario produce una serie de chorros rápidos y estrechos, pero si hay una tercera estrella presente, entonces la gravedad de la estrella adicional actuaría sobre el sistema binario interno, provocando que la dirección de los chorros “oscile”, como una peonza. Esos chorros en precesión habrían tallado un hueco circular en el componente elipsoidal de la nebulosa, creando así el segundo anillo.
Kastner enfatiza que esta explicación es todavía especulativa, pero la cavidad ionizada central de la nebulosa sí muestra evidencia de tales chorros en su estructura.
También se ha demostrado que otras nebulosas planetarias en forma de anillo, como la Nebulosa de la Hélice (NGC 7293 en Acuario), tienen estructuras bilobuladas mediante las cuales miramos “hacia abajo” el extremo de un lóbulo. El descubrimiento del segundo anillo en la Nebulosa del Anillo Sur, ¿o debería llamarse ahora Anillos del Sur, en plural? – está impulsando a los astrónomos a volver a visitar algunas de esas otras nebulosas de anillos bien conocidas para ver si también se les han pasado segundos anillos.
Las nebulosas planetarias no sólo significan muerte estelar. También encierran la promesa de una nueva vida, literalmente, en cierto sentido.
“¿De dónde viene el carbono, el oxígeno y el nitrógeno del universo?” se pregunta Kastner. “Lo estamos viendo generado en estrellas similares al sol que están muriendo, como la estrella que acaba de morir y creó el Anillo Sur”.
A medida que una nebulosa planetaria en expansión se dispersa en el espacio interestelar, esparce esas moléculas por todo el cosmos, donde terminan en nubes moleculares gigantes que forman la próxima generación de estrellas y planetas.
“Gran parte de ese gas molecular terminaría en atmósferas planetarias y las atmósferas pueden permitir la vida”, dice Kastner. De hecho, todos los elementos de la Tierra más pesados que el hidrógeno y el helio se originaron dentro de las estrellas y luego fueron expulsados al espacio cuando esas estrellas murieron.
Somos literalmente estrellas, como les gusta decir a muchos expertos.
Entonces, cuando nos maravillamos ante la belleza de la muerte estelar en nebulosas como el Anillo Sur, también podemos imaginarla como un fénix estelar que algún día resurgirá de las cenizas y comenzará de nuevo el ciclo de nacimiento y muerte de estrellas. Para citar a Battlestar Galactica, todo esto ha sucedido antes y todo esto volverá a suceder.
Los hallazgos fueron publicados el 2 de abril en La revista astrofísica.
2024-04-30 20:00:01
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