12/Sep/08

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Erupción 1843, un nuevo tipo de explosión estelar

Eta Carinae, la estrella más grande, más brillante y quizás la más estudiada después del Sol en la galaxia, tenía un secreto: sus gigantescas perturbaciones parecen ser provocadas por un completamente nuevo tipo de explosión estelar que es más apagada que una típica supernova y que no destruye la estrella

Vídeo: puede ver una animación de la onda explosiva de Eta Carinae

Informada en la edición del 11 de septiembre de Nature, el astrónomo Nathan Smith de la University of California en Berkeley, propone que la histórica erupción 1843 de Eta Carinae fue, a decir verdad, una explosión que produjo una rápida onda explosiva similar, pero con menos energía que una verdadera supernova. Este evento bien documentado en nuestra propia galaxia la Vía Láctea está probablemente relacionado con una clase de explosión estelar leve en otras galaxias, reconocidas en los últimos años por los telescopios que buscan supernovas extra-galácticas.

Un concepto artístico de la veloz onda de explosión de la erupción 1843 de Eta Carinae, que hoy está envuelta en una lenta cápsula expulsada en una perturbación previa hace unos 1.000 años, produciendo una brillante exposición de fuegos artificiales que calienta la cápsula más vieja y la hace emitir rayos-X (naranja). La bien conocida nebulosa Homunculus, en forma de dos gotas, una lenta cápsula de gas y polvo también producida en la erupción 1843, se ve más cerca de la estrella, que es una súper gigante azul caliente.

"Hay una clase de explosión estelar que sucede en otras galaxias para las que todavía no sabemos una causa, pero Eta Carinae es el prototipo", dijo Smith, becario de postdoctorado en la Universidad de California en Berkeley.

Eta Carinae ("eta" Car) es una estrella masiva, caliente y variable, visible sólo desde el hemisferio Sur, y está ubicada a unos 7.500 años-luz de la Tierra en una joven región productora de estrellas llamada Nebulosa Carina. Fue vista brillar enormemente en 1843, y los astrónomos ahora ven la nube resultante de gas y polvo, conocida como Nebulosa Homunculus, alejándose de la estrella. También es visible una cáscara débil de escombros de una explosión anterior, probablemente 1.000 años antes.

Presumiblemente borradas por el viento feroz de la estrella, las cápsulas de gas y polvo se mueven despacio -a velocidades de 650 km / s (1,5 millones de millas por hora) o menos- más lento que la cápsula de la explosión de una supernova.

Las recientes observaciones de Smith, mediante el telescopio internacional de 8 metros Gemini South, y el telescopio interamericano Blanco de 4 metros en Cerro Tololo en Chile, revelan algo nuevo: Unos filamentos de gas sumamente rápidos que se mueven cinco veces más rápido que los escombros en la Nebulosa Homunculus fueron expulsados de Eta Carinae en el mismo evento. La cantidad de masa en la Homunculus, que se mueve relativamente lenta, ya estaba en el borde de la posibilidad en relación con lo que un viento estelar extremo podía hacer físicamente, dijo Smith. El material mucho más rápido y con mayor energía que él descubrió plantea incluso dificultades más severas para las actuales teorías.

En cambio, la velocidad y la cantidad de energía involucrada evocan el material acelerado por una onda explosiva rápida de una explosión de supernova.

Las velocidades rápidas en esta onda explosiva podrían duplicar las primera estimaciones de la energía liberada en la erupción 1843 de Eta Carinae, un evento que Smith argumenta no fue exactamente una tranquila erupción superficial producida por el viento estelar, sino una verdadera explosión profunda en la estrella que lanzó escombros al espacio interestelar. De hecho, la onda explosiva de movimiento rápido está ahora chocando con la nube de lento movimiento de la erupción de 1.000 años atrás y generando rayos-X que han sido observados por el observatorio Chandra en órbita.

"Estas observaciones nos obligan a modificar nuestra interpretación de lo que ocurrió en la erupción 1843", dijo. "En lugar de un viento continuo que arrancó las capas exteriores, parece haber sido una explosión que empezó dentro de la estrella y voló sus capas exteriores. Se necesita de un nuevo mecanismo para causar explosiones así".

Si la interpretación de Smith es correcta, las estrellas súper masivas como Eta Carinae pueden expeler grandes cantidades de masa en explosiones periódicas a medida que se acercan al final de sus vidas y antes de que una supernova final explote la estrella en añicos y deje detrás un agujero negro.

Mucho más débil que una supernova, la explosión que generó la onda explosiva de movimiento rápido alrededor de Eta Carinae habría sido similar a las explosiones estelares leves, a veces llamadas "supernova falsa", que ahora son descubiertas en otras galaxias por telescopios robóticos basados en Tierra y otros buscadores de supernovas. Esas búsquedas se han enfocado principalmente en supernovas del Tipo Ia, que podían ayudar a los astrónomos a comprender la acelerada expansión del universo, pero también encuentran otras gemas en el camino, dijo Smith.

"Mirando otras galaxias, los astrónomos han visto estrellas como Eta Carinae, que se ponen más brillantes, pero no tan brillantes como una verdadera supernova", dijo. "No sabemos qué son. Es un misterio que persiste respecto a qué puede hacer que una estrella brille tanto sin destruirla completamente".

Eta Carinae es una rara estrella súper masiva en nuestra galaxia, probablemente alguna vez haya tenido una masa 150 veces la del Sol. Esas grandes estrellas arden intensamente durante apenas unos cuantos millones de años, todo el tiempo liberando masa a medida que la intensa luz empuja las capas exteriores de la estrella en un viento estelar. Después de 2 ó 3 millones de años de esto, Eta Carinae pesa unas 90-100 masas solares, habiendo liberado dunas 10 masas solares en su más reciente erupción 1843.

"Estas explosiones podrían ser la manera principal en que las grandes estrellas se liberan de sus capas exteriores de hidrógeno antes de morir", dijo Smith. "Si Eta Carinae puede liberarse de 10 masas solares cada mil años, es un mecanismo eficiente para eliminar una gran fracción de la estrella".

Los astrónomos creen que Eta Carinae, y otras luminosas estrellas variables azules, se está acercando al final de su vida, y ahora quema el hidrógeno de su núcleo en helio. Si estallan en la etapa donde todavía tienen una envoltura de hidrógeno sobre el núcleo de helio, la supernova resultante parecerá infinitamente diferente de la que resulta de una estrella que drenó todo su hidrógeno antes de estallar.

Smith sugiere que todavía está poco claro si las supernovas falsas son versiones de supernovas en menor escala, supernovas fallidas, eventos precursores, o una clase completamente diferente de explosión.

"Podría ser una pista importante para comprender las últimas fases violentas en la vida de las estrellas masivas", dijo, señalando que los astrónomos todavía no pueden predecir con exactitud el destino de estrellas que tienen 30 o más masas solares.

Las observaciones informadas en el trabajo de Nature incluían espectros visibles del telescopio Blanco, que es parte del observatorio de astronomía óptica nacional (NOAO), y de espectros casi infrarrojos tomados con el telescopio Gemini South. Ambos telescopios están en los Andes chilenos cerca de una elevación de 9.000 pies. NOAO y el observatorio Gemini son operados por la asociación de universidades para la investigación en astronomía.

Fuente: Berkeley. Aportado por Graciela Lorenzo Tillard