19 de febrero de 2015

Fuentes de agua y nebulosas planetarias

Cuando mueren estrellas del tamaño del Sol nos dejan de recuerdo unos objetos muy vistosos denominados nebulosas planetarias. Su nombre puede inducir a error ya que no están relacionados con planetas, pero tienen esta denominación porque las primeras observaciones de estas nubes mostraban objetos de apariencia planetaria.

Los análisis de las imágenes de alta calidad de estos objetos, como por ejemplo Abell 33 en la constelación de Hydra, indicaban que estas nebulosas planetarias eran fruto de un proceso tranquilo, totalmente distinto a las explosiones de supernova que producen estrellas más masivas.

Imagen 1: Nebulosa planetaria Abell 33 en la constelación de Hydra. Créditos: ESO.

No es lo que parece

Sin embargo, un estudio encabezado por investigadores del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) con la participación del Centro de Astrobiología (CAB-CSIC/INTA) concluye que los fenómenos explosivos también están presentes en la formación de nebulosas planetarias.

"Dentro de miles de millones de años, el Sol agotará su combustible nuclear, se expandirá hasta transformarse en una gigante roja y expulsará gran parte de su masa. El resultado final será una enana blanca rodeada de una brillante nebulosa planetaria", explica José Francisco Gómez, investigador del IAA-CSIC que encabeza el estudio.

"Aún no conocemos muchos detalles de esta breve pero importante etapa final en la vida de las estrellas", añade Gómez. Pero tras analizar los resultados de la observación del  objeto IRAS 15103-5754, que forma parte de un grupo de dieciséis objetos conocidos como "fuentes de agua", se han llegado a conclusiones clave que explican el proceso de formación de estas nebulosas.

Las fuentes de agua

Las fuentes de agua son estrellas a caballo entre gigantes rojas y nebulosas planetarias que eyectan chorros de material que podemos detectar gracias a un tipo de radiación muy intensa de emisión máser producida por las moléculas de vapor de agua.

"Las moléculas de agua se destruyen al poco formarse la nebulosa planetaria, y en los pocos casos en que se ha detectado emisión máser de agua en estos objetos la velocidad era muy baja", apunta Luis F. Miranda investigador del IAA-CSIC y de la Universidad de Vigo. Pero el estudio de IRAS 15103-5754 ha permitido observar que la velocidad del material dentro del chorro aumenta con la distancia a la estrella central.

Imagen 2: Combinación de datos en radio e infrarrojo de IRAS 15103-5754 que muestra la velocidad a la que se desplaza el material en el chorro. Créditos: IAA-CSIC.

"En IRAS 15103-5754 vemos por primera vez emisión máser de agua a velocidades de cientos de kilómetros por segundo", añade Miranda. La emisión máser de agua confirma la recién formada nebulosa, pero esas velocidades tan altas y acelerándose tan solo pueden ser explicadas por un evento explosivo muy breve y energético.

Este estudio ayuda a comprender cómo se rompe la simetría de las estrellas en su fase final para crear la gran variedad de nebulosas planetarias que conocemos, siendo las fuentes de agua objetos clave para modelizar la formación y evolución de estas nebulosas.
El estudio ha sido publicado en la revista Astrophysical Journal bajo el título "The first water fountain collimated outflow in a planetary nebula".
El equipo que ha llevado a cabo la investigación está formado por José F. Gómez (Instituto de Astrofísica de Andalucía, España), Olga Suárez (Laboratoire Lagrange del Observatoire de la Côte d'Azur, Francia), Philippe Bendjoya (Laboratoire Lagrange del Observatoire de la Côte d'Azur, Francia), J. Ricardo Rizzo (Centro de Astrobiología (CSIC-INTA), España), Luis F. Miranda (Instituto de Astrofísica de Andalucía, España; Universidad de Vigo), James A. Green (CSIRO Astronomy and Space Science, Australia; Jodrell Bank Observatory, Reino Unido), Lucero Uscanga (Institute of Astronomy, Astrophysics, Space Applications and Remote Sensing en el National Observatory of Athens, Grecia), Enrique García-García (Centro de Astrobiología (CSIC-INTA), España), Eric Lagadec (Laboratoire Lagrange del Observatoire de la Côte d'Azur, Francia), Martín A. Guerrero (Instituto de Astrofísica de Andalucía, España) y Gerardo Ramos-Larios (Instituto de Astronomía y Meteorología, Mexico).
La imagen 1 fue tomada por el instrumento FORS2 (Focal Reducer/low dispersion Spectrograph 2) instalado en el VLT (Very Large Telescope) con los siguientes filtros:
- Filtro Óptico en banda V (557 nm)
- Filtro Óptico en banda R (655 nm)
- Filtro Óptico en banda H-alpha (656 nm)
- Filtro Óptico en banda B (440 nm)
- Filtro Óptico en banda OIII (377 nm)


Referencias:
- Las estrellas como el Sol también explotan cuando mueren

- Chance Meeting Creates Celestial Diamond Ring 
- FORS2 (FOcal Reducer/low dispersion Spectrograph 2)

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