La luz estelar y el polvo cósmico no son suficientes para impulsar los poderosos vientos de las estrellas gigantes, transportando los componentes básicos de la vida a través de nuestra galaxia. Esta es la conclusión de un nuevo estudio de la Universidad Tecnológica de Chalmers, en Suecia, sobre la estrella gigante roja R Doradus. El resultado contradice una idea arraigada sobre cómo se dispersan los átomos necesarios para la vida.
“Creíamos tener una buena comprensión de cómo funcionaba el proceso. Resulta que estábamos equivocados. Para nosotros, como científicos, ese es el resultado más emocionante”, afirma Theo Khouri, astrónomo de Chalmers y codirector del estudio.
Para comprender los orígenes de la vida en la Tierra, es fundamental que los astrónomos comprendan cómo las estrellas gigantes impulsan sus vientos. Durante décadas, los científicos han creído que los vientos de las estrellas gigantes rojas –que siembran la galaxia con carbono, oxígeno, nitrógeno y otros elementos esenciales para la vida– se generan cuando la luz estelar empuja contra los granos de polvo recién formado. Las nuevas observaciones de R Doradus desafían esta teoría.
Las estrellas gigantes rojas son las primas mayores y más frías del Sol. A medida que envejecen, pierden grandes cantidades de material a través de vientos estelares, enriqueciendo el espacio entre las estrellas con los ingredientes básicos para futuros planetas y la vida. A pesar de su importancia, el mecanismo físico que impulsa estos vientos ha permanecido incierto.
Los astrónomos que estudian la estrella gigante roja cercana R Doradus han descubierto que los diminutos granos de polvo cósmico que rodean la estrella son demasiado pequeños para ser impulsados hacia el exterior por la luz estelar con la fuerza suficiente para escapar al espacio interestelar.
El estudio, liderado por investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers, se ha publicado en la revista científica Astronomy & Astrophysics.
“Gracias a los mejores telescopios del mundo, ahora podemos realizar observaciones detalladas de las estrellas gigantes más cercanas. R Doradus es uno de nuestros objetivos favoritos: es brillante, está cerca y es típica del tipo más común de gigante roja”, explica Theo Khouri.
El equipo observó R Doradus utilizando el instrumento Sphere del Very Large Telescope de la ESO, midiendo la luz reflejada por los granos de polvo en una región de aproximadamente el tamaño de nuestro Sistema Solar. Al analizar la luz polarizada a diferentes longitudes de onda, los investigadores determinaron el tamaño y la composición de los granos, encontrando que son consistentes con formas comunes de polvo cósmico, como silicatos y alúmina.
Las observaciones se combinaron con simulaciones por ordenador avanzadas que modelan cómo la luz estelar interactúa con el polvo.
“Por primera vez, pudimos realizar pruebas rigurosas para determinar si estos granos de polvo pueden sentir un empuje lo suficientemente fuerte por parte de la luz de la estrella”, afirma Thiébaut Schirmer.
El empuje de la luz estelar no es suficiente, descubrió sorprendido el equipo. Los granos que rodean a R Doradus tienen normalmente solo alrededor de una diezmilésima de milímetro de diámetro, lo que es demasiado pequeño para que la luz estelar por sí sola impulse el viento de la estrella hacia el espacio.
“Definitivamente hay polvo presente, y está iluminado por la estrella”, dice Thiébaut Schirmer. “Pero simplemente no proporciona suficiente fuerza para explicar lo que vemos”.
Los hallazgos apuntan a que otros procesos más complejos desempeñan un papel importante. El equipo había utilizado previamente el telescopio ALMA para capturar imágenes de enormes burbujas que ascienden y descienden en la superficie de R Doradus.
“Aunque la explicación más sencilla no funciona, hay alternativas interesantes que explorar”, afirma Wouter Vlemmings, profesor de Chalmers y coautor del estudio. “Las burbujas convectivas gigantes, las pulsaciones estelares o los episodios dramáticos de formación de polvo podrían ayudar a explicar cómo se lanzan estos vientos”.
Más información sobre la investigación
El estudio, “An empirical view of the extended atmosphere and inner envelope of the asymptotic giant branch star R Doradus II. Constraining the dust properties with radiative transfer modelling”, se ha publicado en Astronomy & Astrophysics.
La investigación se llevó a cabo como parte del proyecto interdisciplinario “El origen y el destino del polvo en nuestro Universo”, financiado por la Fundación Knut y Alice Wallenberg como una colaboración entre investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers y la Universidad de Gotemburgo.
El equipo está formado por Thiébaut Schirmer, Theo Khouri, Wouter Vlemmings, Gunnar Nyman, Matthias Maercker, Ramlal Unnikrishnan, Behzad Bojnordi Arbab, Kirsten K. Knudsen y Susanne Aalto. Todos los coautores están adscritos a la Universidad Tecnológica de Chalmers, en Suecia, excepto Gunnar Nyman, de la Universidad de Gotemburgo, en Suecia.
El equipo utilizó el instrumento Sphere (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch) del Very Large Telescope (VLT), ubicado en el Observatorio Paranal de Chile. El VLT es operado por la ESO, el Observatorio Europeo Austral. Suecia es uno de los 16 estados miembros de la ESO.
Más información sobre la estrella
R Doradus es una estrella gigante roja ubicada a solo 180 años luz de la Tierra en la constelación austral de Dorado, el Pez Espada. Nacida con una masa similar a la del Sol, ahora está llegando al final de su vida. Es un ejemplo de una estrella AGB (AGB = rama asintótica gigante). Estas estrellas pierden sus capas externas al espacio interestelar en forma de densos vientos estelares compuestos de gas y polvo. R Doradus pierde el equivalente a un tercio de la masa de la Tierra cada década. Otras estrellas similares pueden perder masa cientos o miles de veces más rápido. En un futuro lejano, dentro de varios miles de millones de años, se espera que el Sol se convierta en una estrella como R Doradus.
