Astrónomos en Europa han identificado una característica inesperada oculta dentro de la famosa Nebulosa del Anillo. El descubrimiento fue realizado por un equipo liderado por investigadores de la University College London (UCL) y la Universidad de Cardiff, quienes encontraron una nube estrecha en forma de barra, compuesta de hierro, en las profundidades de la nebulosa.
La nube de hierro se reporta por primera vez en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Forma una larga franja que encaja perfectamente dentro de la región interna de la nebulosa, la cual presenta una forma elíptica visible en muchas imágenes conocidas, incluyendo aquellas capturadas por el Telescopio Espacial James Webb en longitudes de onda infrarrojas.1 La estructura es inmensa. Su longitud es aproximadamente 500 veces mayor que la órbita de Plutón alrededor del Sol, y la cantidad total de hierro que contiene es similar a la masa de Marte.
¿Qué hace especial a la Nebulosa del Anillo?
La Nebulosa del Anillo fue observada por primera vez en 1779 por el astrónomo francés Charles Messier en la constelación de Lyra.2 Es una envoltura brillante de gas producida cuando una estrella alcanza el final de su etapa de combustión nuclear y expulsa sus capas externas al espacio. Los astrónomos esperan que el Sol arroje su material externo de manera similar dentro de varios miles de millones de años.3
Cómo se descubrió la barra de hierro
La nube de hierro se reveló a través de observaciones realizadas con el modo Large Integral Field Unit (LIFU) de un nuevo instrumento conocido como WHT Enhanced Area Velocity Explorer (WEAVE).4 WEAVE está montado en el telescopio William Herschel de 4.2 metros del Isaac Newton Group.5
LIFU está compuesto por cientos de fibras ópticas que trabajan en conjunto. Esta configuración permitió a los investigadores recolectar espectros (donde la luz se separa en sus longitudes de onda constituyentes) de cada punto en la superficie de la Nebulosa del Anillo, cubriendo todas las longitudes de onda ópticas por primera vez.
Observando la Nebulosa de una nueva manera
El autor principal, el Dr. Roger Wesson, quien trabaja tanto en el Departamento de Física y Astronomía de la UCL como en la Universidad de Cardiff, describió cómo surgió el hallazgo. «Aunque la Nebulosa del Anillo ha sido estudiada utilizando muchos telescopios e instrumentos diferentes, WEAVE nos ha permitido observarla de una manera nueva, proporcionando mucho más detalle que antes. Al obtener un espectro continuamente a través de toda la nebulosa, podemos crear imágenes de la nebulosa en cualquier longitud de onda y determinar su composición química en cualquier posición.
«Cuando procesamos los datos y recorrimos las imágenes, una cosa resaltó con claridad: esta ‘barra’ previamente desconocida de átomos de hierro ionizados, en el medio del anillo familiar e icónico.»
Ideas en competencia sobre su origen
Los investigadores señalan que el origen de la barra de hierro aún se desconoce. Se necesitarán observaciones más detalladas para comprender cómo se formó. Una posibilidad es que la estructura preserve información nueva sobre cómo la estrella moribunda expulsó su material. Otra explicación, más especulativa, sugiere que el hierro podría ser parte de un arco curvo de plasma creado cuando un planeta rocoso se vaporizó durante una expansión anterior de la estrella.
La coautora, la Profesora Janet Drew de la UCL Physics & Astronomy, enfatizó que aún falta información clave. «Definitivamente necesitamos saber más, particularmente si otros elementos químicos coexisten con el hierro recién detectado, ya que esto probablemente nos indicaría la clase correcta de modelo a seguir. En este momento, nos falta esta información importante.»
Próximos pasos en la investigación
El equipo se está preparando para un estudio de seguimiento y planea recopilar nuevos datos utilizando LIFU de WEAVE a una resolución espectral más alta. Estas observaciones deberían ayudar a aclarar cómo se formó la barra de hierro y si hay otros elementos presentes junto a ella.
WEAVE está programado para llevar a cabo ocho grandes estudios en los próximos cinco años, estudiando objetos que van desde enanas blancas cercanas hasta galaxias extremadamente distantes. Una parte del proyecto, la encuesta de Física Estelar, Circumestelar e Interestelar liderada por la Profesora Drew, ya está observando muchas nebulosas ionizadas adicionales a lo largo de la Vía Láctea del norte.
El Dr. Wesson señaló que estructuras similares podrían resultar ser comunes. «Sería muy sorprendente si la barra de hierro en el Anillo fuera única. Por lo tanto, esperamos que, a medida que observemos y analicemos más nebulosas creadas de la misma manera, descubramos más ejemplos de este fenómeno, lo que nos ayudará a comprender de dónde proviene el hierro.»
El Profesor Scott Trager, Científico del Proyecto WEAVE en la Universidad de Groningen, agregó: «El descubrimiento de esta fascinante estructura previamente desconocida en una joya del cielo nocturno, amada por los observadores del cielo en todo el Hemisferio Norte, demuestra las increíbles capacidades de WEAVE. Esperamos muchos más descubrimientos de este nuevo instrumento.»
Notas
- 1 Ver, por ejemplo, https://www.ucl.ac.uk/news/2023/aug/second-james-webb-image-ring-nebula-hints-dying-stars-companion https://www.cardiff.ac.uk/news/view/2739414-astronomers-spy-structures-that-no-previous-telescope-could-detect-in-new-images-of-dying-star
- La Nebulosa del Anillo también se conoce como M 57, la 57ª entrada en el catálogo de Messier de ‘Nebulosas y Cúmulos de Estrellas’. John L E Dreyer también la incluyó en su Nuevo Catálogo General, publicado por primera vez en 1888 por la Royal Astronomical Society, donde aparece como NGC 6720.
- Una vez que una estrella como el Sol se queda sin combustible de hidrógeno, se expande para convertirse en una gigante roja extrema y arroja sus capas externas, que luego se desplazan para formar una envoltura brillante. Una envoltura creada de esta manera se conoce en astronomía como una nebulosa planetaria. El núcleo estelar restante se convierte en una enana blanca, que, aunque ya no quema combustible, continúa brillando mientras se enfría lentamente durante miles de millones de años. La Nebulosa del Anillo es una nebulosa planetaria ubicada a 2,600 años luz (o 787 pársecs) de distancia, que se cree que se formó hace unos 4,000 años. La eyección de nebulosas planetarias devuelve la materia forjada en una estrella al espacio interestelar y es la fuente de gran parte del carbono y nitrógeno del Universo, componentes básicos clave de la vida en la Tierra. Las estrellas con más de ocho veces la masa del Sol envejecen de manera diferente, terminando su vida abruptamente en una poderosa explosión llamada supernova al colapsar para formar un agujero negro o una estrella de neutrones.
- La financiación para la instalación WEAVE ha sido proporcionada por UKRI STFC, la Universidad de Oxford, NOVA, NWO, Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), los socios del Isaac Newton Group (STFC, NWO y España, liderados por el IAC), INAF, CNRS-INSU, el Observatoire de Paris, Région Île-de-France, CONACYT a través de INAOE, el Ministerio de Educación, Ciencia y Deportes de la República de Lituania, Observatorio Konkoly (CSFK), Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA Heidelberg), Lund University, el Instituto Leibniz de Astrofísica Potsdam (AIP), el Consejo Sueco de Investigación, la Comisión Europea y la Universidad de Pensilvania. El Consorcio de la Encuesta WEAVE consta del ING, sus tres socios, representados por UKRI STFC, NWO y el IAC, NOVA, INAF, GEPI, INAOE, la Universidad de Vilnius, FTMC – Centro de Ciencias Físicas y Tecnología (Vilnius) y los participantes individuales de WEAVE. El sitio web de WEAVE se puede encontrar en https://weave-project.atlassian.net/wiki/display/WEAVE y la lista completa de agencias de financiación y subvenciones que apoyan a WEAVE se puede encontrar en https://weave-project.atlassian.net/wiki/display/WEAVE/WEAVE+Acknowledgements.
- El Telescopio William Herschel es el telescopio líder del Isaac Newton Group (ING), que a su vez forma parte del Observatorio Roque de los Muchachos en La Palma, en las Islas Canarias. El ING es operado conjuntamente por el Reino Unido (STFC-UKRI), los Países Bajos (NWO) y España (IAC, financiado por el Ministerio Español de Ciencia, Innovación y Universidades).
