13/Mar/08

Revista Axxón Axxón en facebook Lectores de Axxón en facebook

¿Por fin, el "Planeta" en una Nebulosa Planetaria?

Nuevos estudios pueden justificar un 'error' astronómico de 300 años de edad

Los astrónomos en la University of Rochester, hogar de uno de los mayores grupos de especialistas en nebulosas planetarios del mundo, han anunciado que las estrellas de poca masa y posiblemente incluso planetas de gran tamaño como Júpiter podrían ser responsables de crear algunos de los objetos más impresionantes en el cielo.

La noticia es irónica porque el nombre de nebulosa "planetaria" ha sido siempre un nombre poco apropiado. Cuando estos objetos fueron descubiertos hace 300 años, los astrónomos no pudieron asegurar qué eran y les pusieron el nombre por su semejanza con el planeta Urano. Pero a mediados del siglo XIX, los astrónomos se dieron cuenta de que estos objetos son en realidad grandes nubes de polvo emitidas por estrellas moribundas.

Ahora, los investigadores de Rochester han descubierto que los planetas o las estrellas de poca masa que orbitan estas ancianas estrellas podrían ser muy cruciales en la creación de la fantástica apariencia de las nebulosas.

En un nuevo trabajo en Astrophysical Journal Letters, y en recientes trabajos en las Noticias Mensuales s mensuales de la Royal Astronomical Society, un equipo de astrónomos conducido por Eric Blackman, profesor de física y astronomía en la University of Rochester, ha estudiado las consecuencias de una estrella moribunda que posee una compañía en órbita.

"Pocos investigadores han explorado cómo es que algunas cosas tan pequeñas como una estrella de muy poca masa, o una enana marrón, o incluso un gran planeta pueden producir varios sabores de nebulosas e incluso cambiar la composición química del polvo alrededor de estas estrellas evolucionadas", dice Blackman. "Si la compañía puede ser así de pequeña, es importante porque las estrellas poca masa y los planetas de gran masa son probablemente muy comunes y podrían explicar las muchas formas de polvo que vemos alrededor de estas estrellas evolucionadas".

"La mayoría de las estrellas de tamaño medio, como nuestro Sol, terminarán sus vidas como nebulosas planetarias", dice Blackman. La etapa dura sólo varias decenas de miles de años -un parpadeo para estrellas que típicamente viven diez mil millones- de modo que es una visión relativamente infrecuente. De los 200 mil millones de estrellas en nuestra propia galaxia, sólo unas 1.500 han sido identificadas hasta ahora en la etapa de nebulosa planetaria.

Cuando la estrella empieza a reducir su combustible cerca del final de su vida, su núcleo se contrae y su envoltura se expande, y al final se despoja de sus capas más externas y las lanza a millones de millas en el vacío. Blackman dice que una de cada cinco veces, esta envoltura mantiene más o menos su forma esférica mientras se expande, pero que es mucho más frecuente que se distorsione y prolongue en nuevas formas fantásticas.

El trabajo del equipo de Rochester analizó el papel de la compañía de poca masa en la forma de las estrellas de nebulosas planetarias, tanto cuando la compañía está en una órbita alta e interactúa sólo con los bordes muy externos de la envoltura, como cuando la compañía está en una órbita baja y tan cerca de la estrella evolucionada que es completamente engullida por la envoltura.

Blackman, con su colega postdoctorado Richard Edgar, el estudiante postgraduado Jason Nordhaus, y el profesor de astrofísica Adam Frank, mostraron que en el primer caso, cuando la compañía está en una órbita muy alta, su gravedad empieza a arrastrar un poco del material de la envolvente a su alrededor. El material de la envolvente -en esencia una fina mezcla de gas y polvo- se comprime en ondas en espiral que irradian hacia afuera de la estrella central como la rueda de un vagón, dice Blackman. El polvo y el gas se comprimen más y más en estas ondas en espiral hasta que se encrespan, muy parecidas a las olas que rompen sobre una playa. Al final se forma un toro de polvo alrededor de la sección central de la estrella, y es posible que bloquee mucho de la expansión de la envolvente, como un cinturón alrededor de un globo que se va inflando. Con el tiempo, tal expansión restringida puede resultar en formas sorprendentes, como las que se ven en la Nebulosa Pesa, apropiadamente nombrada.

"Originalmente, comenzamos por modelar la geometría de la envolvente bajo los efectos de una compañía binaria", dice Blackman, "pero Richard Edgar descubrió que cuando las ondas en espiral se rompen, liberan su energía comprimida y contenida en un estallido del calor, suficiente para derretir el polvo en glóbulos líquidos". Los glóbulos se enfrían lo bastante despacio, y les dan tiempo a las moléculas de adentro de alinearse en enrejados cristalinos. Blackman dice que el trabajo del equipo muestra cómo podría originarse un toro que forma una cintura para producir ciertos tipos de patrones de nebulosas planetarias, pero también sugiere una respuesta a por qué los astrónomos han detectado la desconcertante presencia de polvo cristalizado alrededor de las estrellas evolucionadas antes de la formación de la nebulosa.

En el segundo caso, cuando la compañía orbita tan cerca de la estrella principal, queda engullida en la envolvente, se necesita un nuevo tipo de modelo. Nordhaus y Blackman hicieron un modelo de lo que podría ocurrir cuando la envolvente disminuye la velocidad de la estrella de poca masa o del planeta de gran masa, y descubrieron que podía ocurrir uno de estos tres resultados.

Primero, cuando la compañía se abre camino en el material de la envolvente, puede "girarla" tan rápidamente que el material es expulsado, y queda alrededor del ecuador de la estrella como un disco grande o toro.

Una segunda posibilidad es que la compañía gire la envolvente más suavemente. Esto provoca que las regiones interiores de la envolvente giren alrededor de la estrella madre más rápido que el material del exterior. Esta diferencia en las velocidades de rotación, combinada con la convección del material en la envolvente, estira y amplifica los campos magnéticos de la estrella. Los campos magnéticos distorsionados pueden actuar como un resorte gigante, expulsando el material de la envolvente por los polos de la estrella como chorros.

En el tercer resultado, la compañía misma es eyectada de la estrella, dice Blackman. Esta situación es aplicable cuando la compañía es una estrella de una masa sumamente baja o un planeta grande que es demasiado pequeño para expulsar la envolvente antes de caer en un violento destino. La intensa gravedad de la madre puede desmenuzar el planeta a medida que su órbita baja, y al final lo esparce en un disco de escombros alrededor de la estrella. Este disco es muy turbulento y las diferentes partes orbitan a velocidades diferentes, generando una dínamo magnética que otra vez puede lanzar material por los polos de la estrella a tremendas velocidades. A diferencia de la situación anterior, sin embargo, Blackman dice que ese material disparado por los chorros incluiría los restos de la misma compañía.

El equipo de Rochester ahora está calculando la dinámica de la relación binaria y las características de las dínamos magnéticas con más precisión. Esperan comprender mejor cómo estas dínamos podrían facilitar la mezcla y el transporte de diferentes elementos dentro de las nebulosas para ayudar a producir las diferentes firmas químicas que los astrónomos ahora detectan en nebulosas planetarias.

Esta investigación fue financiada por la NASA y la National Science Foundation.

Sobre el University of Rochester

La University of Rochester (www.rochester.edu) es una de las principales universidades privadas del país. Ubicada en Rochester, New York, la universidad brinda a los estudiantes excepcionales oportunidades de estudio interdisciplinario y mucha colaboración con el cuerpo docente a través de su único plan de estudios basado en grupos. Su Facultad de Artes, Ciencias, e Ingeniería es complementada con la Escuela de Música Eastman, la Escuela Simon de Negocios, la Escuela Warner de Educación, el Laboratorio de Energía Láser, las Facultades de Medicina y Enfermería, y la Galería de Arte Memorial.

Fuente: Rochester. Aportado por Graciela Lorenzo Tillard