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19/Mar/09

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Después de todo, el polvo galáctico contiene carbono

Usando el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA, los investigadores han encontrado pruebas que sugieren que las estrellas ricas en complejas moléculas de carbono pudieron formarse en el centro de Vía Láctea

La nebulosa "Ojo de Gato", o NGC 6543, es un ejemplo bien estudiado de una nebulosa "planetaria". Esos objetos son los brillantes restos de polvo y gas expulsados de estrellas de tamaño mediano durante sus últimas etapas de vida. Nuestro propio Sol generará una nebulosa de ese tipo en unos cinco mil millones de años. El Telescopio Espacial Spitzer de la NASA ha estudiado muchas de estas nebulosas planetarias en luz infrarroja, incluso una variedad de nebulosas más distantes, que han ayudado a los científicos a identificar una población de estrellas que contienen carbono cerca del centro de nuestra galaxia. La emisión infrarroja de Ojo de Gato es generada por una variedad de elementos y moléculas. La brillante región interior de esta nebulosa muestra una compleja estructura que evoca el ojo de un felino. Fuera de esta región compacta hay una serie de otras estructuras que representan el material fue expulsado un poco antes en la vida de la estrella central, cuando era una gigante. La imagen es una composición de los datos del conjunto de cámaras infrarrojas de Spitzer. El azul indica luz con una longitud de onda de 3,6 micras; el verde, la de 5,8 micras, y el rojo para la de 8,0 micras. La luminosidad del área central fue enormemente reducida para hacer posible mantener su visibilidad mientras aumentaba la luminosidad de los elementos exteriores mucho más apagados. El conjunto de colores ha sido mejorado para mostrar leves variaciones de tono.

Este descubrimiento es importante porque añade a nuestro conocimiento la manera en que las estrellas forman elementos pesados —como oxígeno, carbono y hierro— y luego los dispersan a través del universo, haciendo posible que la vida se desarrolle.

Desde hace tiempo los astrónomos están desconcertados por un extraño fenómeno: ¿Por qué nuestros telescopios nunca detectaron estrellas ricas en carbono en el centro de nuestra galaxia aunque sí las encontraron en otros lugares? Ahora, mediante los poderosos detectores infrarrojos de Spitzer, un equipo de investigación ha encontrado a las esquivas estrellas de carbono en el centro galáctico.

"El polvo que rodea a las estrellas emite con mucha potencia en longitudes de onda infrarrojas", dice Pedro García-Lario, miembro del equipo de investigación que es miembro también del cuerpo docente del Centro de Astronomía Espacial Europeo, el centro para la ciencia del espacio de la Agencia Espacial Europea. Es co-autor de un trabajo sobre este tema en la edición de febrero de 2009 de la revista Astronomy & Astrophysics.

"Con la ayuda de los espectros del Spitzer, podemos fácilmente determinar si el material devuelto por las estrellas al entorno interestelar es rico en oxígeno o en carbono".

El equipo de científicos analizó la luz emitida por 40 nebulosas planetarias -bolsas de polvo y gas que rodean a las estrellas- mediante el espectrógrafo infrarrojo del Spitzer. Analizaron 26 nebulosas hacia el centro de la Vía Láctea -una región llamada "bulbo galáctico"- y 14 nebulosas en otras partes de la galaxia. Los científicos encontraron una gran cantidad de silicatos cristalinos e hidrocarburos policíclicos aromáticos, dos sustancias que indican la presencia de oxígeno y carbono.

Esta combinación es poco común. En la Vía Láctea, el polvo que combina tanto al oxígeno como al carbono es raro y generalmente sólo es encontrado alrededor de un sistema binario de estrellas. El equipo de investigación, sin embargo, descubrió que la presencia del polvo de carbono y oxígeno en el bulbo galáctico parece sugerir un cambio reciente en la química experimentada por la estrella.

Los científicos plantean la hipótesis de que cuando la estrella central de una nebulosa planetaria envejece y muere, sus elementos más pesados no se abren paso hacia las capas exteriores de la estrella, como lo hacen en otras estrellas. Sólo en los últimos momentos de vida de la estrella central, cuando se expande y luego expulsa con violencia casi todos los gases exteriores restantes, el carbono se vuelve detectable. Es entonces cuando los astrónomos lo ven en la nebulosa que rodea a la estrella.

"El carbono producido a través de estos "pulsos térmicos" recurrentes es dragado hacia la superficie de la estrella de un modo muy poco eficiente, contrario a lo que se observa en discos estelares galácticos de bajo contenido metálico", dijo García-Lario. "Sólo se vuelve visible cuando la estrella está a punto de morir". Este estudio respalda una hipótesis sobre por qué, en algunas estrellas, el carbono no se abre paso a la superficie. Los científicos creen que las estrellas pequeñas -las que tienen una masa de hasta una vez y media la de nuestro Sol- y que contienen mucho metal, no empujan carbono a la superficie a medida que envejecen. Las estrellas en el bulbo galáctico tienden a tener más metales que otras estrellas, de modo que los datos del Spitzer respaldan esta hipótesis. Antes del estudio Spitzer, esta hipótesis nunca había sido respaldada por observaciones.

Este proceso de envejecimiento y expulsión es típico de las estrellas. A medida que envejecen y mueren, queman progresivamente elementos más y más pesados, comenzando con el hidrógeno y terminando con el hierro. Hacia el final de sus vidas, algunas estrellas se convierten en lo que llamamos "gigantes rojas". Estas estrellas moribundas se hinchan tanto que si una de ellas fuera puesto en nuestro Sistema Solar, donde está el Sol ahora, su borde exterior tocaría la órbita de la Tierra. Cuando estas estrellas pulsan -y pierden masa en el proceso- y luego se contraen, arrojan casi todos sus elementos más pesados. Estos elementos son los componentes básicos de todos los planetas, incluso de nuestra propia Tierra (también de los seres humanos y cualesquiera otras formas de vida que puedan existir en el universo).

El trabajo es firmado por José Vicente Perea-Calderón del Centro de Astronomía Espacial Europeo en Villanueva de la Cañada, España; Domingo Anibal García-Hernández del Instituto de Astrofísica de Canarias, en la isla de Tenerife, España; Ryszard Szczerba del Nicolaus Copernicus Astronomical Center en Torun, Polonia; y Matt Bobrowsky de la University of Maryland, College Park.

El Jet Propulsion Laboratory de la NASA, Pasadena, California, administra la misión del Telescopio Espacial Spitzer para el Directorado de Misiones Científicas de la NASA, Washington. Las operaciones científicas son dirigidas en el Centro Científico Spitzer en el California Institute of Technology, también en Pasadena. Caltech administra el JPL para la NASA.

Para más información sobre Spitzer, visite el sitio de Caltech o el sitio de la NASA.

Fuente: NASA. Aportado por Graciela Lorenzo Tillard