Los astrofísicos que estudian con un detalle sin precedentes una estrella gigante roja llamada V Hydrae, abreviada como V Hya, han sido testigos de la misteriosa agonía de la estrella.
Los investigadores de la UCLA y el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA descubrieron que la estrella rica en carbono ha expulsado seis anillos moleculares que se expanden lentamente y una estructura en forma de reloj de arena que expulsa materia al espacio a altas velocidades, lo que indica que la estrella está experimentando una rápida evolución a medida que termina su vida en un resplandor de gloria antes de cerrar su producción de energía.
«Esta es la primera y única vez que se ha visto una serie de anillos en expansión alrededor de una estrella que está en su agonía, una serie de ‘anillos de humo’ en expansión que, según hemos calculado, están siendo expulsados cada pocos cientos de años», dijo. Mark Morris, profesor de física y astronomía de UCLA y coautor del estudio.
Los resultados del estudio, que se llevó a cabo utilizando el Atacama Millimeter Submillimeter Array, conocido como ALMA, y datos del Telescopio Espacial Hubble, se publican el 28 de marzo en el Astrophysical Journal.
Más del 90% de las estrellas con una masa igual o mayor que la masa del sol evolucionan hacia lo que los científicos llaman estrellas de rama gigante asintóticas, o estrellas AGB (del inglés Asymptotic Giant Branch; RAG: Rama Asintótica Gigante en español), de las cuales V Hya es un ejemplo. La estrella se encuentra aproximadamente a 1.300 años luz de la Tierra en la constelación de Hidra.
Entre estos millones de estrellas, V Hya ha sido de particular interés para los astrónomos debido a sus comportamientos y características únicos, incluidas las erupciones de plasma extremadamente grandes que ocurren aproximadamente cada ocho años y la presencia de una estrella compañera casi invisible que contribuye a la explosiva conducta de V Hya.
«Hemos capturado a esta estrella moribunda en el proceso de deshacerse de su atmósfera, en última instancia, la mayor parte de su masa, que es algo que hacen la mayoría de las estrellas gigantes rojas en etapa tardía», dijo Morris. «Pero para nuestra sorpresa, hemos encontrado que la materia en este caso está siendo expulsada como una serie de anillos».
Morris dijo que el equipo también observó explosiones de gas de alta velocidad, perpendiculares a esos anillos, que fueron expulsadas en dos direcciones opuestas. Agregó que se desconoce el mecanismo que produce los anillos y requerirá más investigación.
«Sospechamos que podría estar relacionado con la presencia de estrellas compañeras en órbita, pero es difícil de explicar dado el intervalo de unos cientos de años entre las eyecciones de anillos», dijo Morris. «Esta estrella está proporcionando una nueva y fascinante duda a nuestra comprensión de cómo las estrellas terminan sus vidas».
Raghvendra Sahai, astrónomo del JPL y autor principal del estudio, dijo que la investigación indica que las suposiciones anteriores sobre la muerte de estrellas pueden estar equivocadas.
«Nuestro estudio revela dramáticamente que el modelo tradicional de cómo mueren las estrellas AGB, por medio de la eyección masiva de combustible a través de un viento esférico lento y relativamente constante durante 100.000 años o más, es en el mejor de los casos incompleto o, en el peor, incorrecto», dijo.
Los seis anillos que se han expandido hacia el exterior desde V Hya en el transcurso de aproximadamente 2100 años han formado una estructura deformada similar a un disco, creando una región rica en polvo alrededor de la estrella, informan los investigadores. El equipo denominó a la estructura DUDE (Disk Undergoing Dynamical Expansion), por Disco en Expansión Dinámica.
«V Hya se encuentra en la breve pero crítica fase de transición por la que pasan las estrellas moribundas al final de sus vidas», dijo Sahai. «Es la fase en la que pierden la mayor parte de su masa. Es probable que esta fase no dure mucho, por lo que es difícil atraparla en el acto. Tuvimos suerte con V Hya y pudimos obtener imágenes de todos los diferentes actividades que se llevan a cabo dentro y alrededor de esta estrella para comprender mejor cómo las estrellas moribundas pierden masa al final de sus vidas».
El acto final de V Hya también produjo una estructura con forma de reloj de arena centrada en la estrella y orientada perpendicularmente al disco. Los dos lóbulos del reloj de arena han sido formados por un viento rápido y dirigido que sopla en dos direcciones opuestas a velocidades de hasta 800.000 km por hora.
Debido a las grandes cantidades de polvo que rodean a la estrella, estudiar V Hya requería un instrumento único, con el poder de ver claramente materia fría que es imposible de detectar con telescopios ópticos. Los receptores de ALMA son excepcionalmente sensibles a longitudes de onda de radio muy cortas de aproximadamente 1 milímetro, lo que reveló los múltiples anillos de la estrella y las salidas de gas molecular con una claridad absoluta.
Los investigadores utilizaron datos infrarrojos, ópticos y ultravioleta adicionales para producir una imagen notable de un espectáculo impresionante en nuestra galaxia, gran parte del cual fue inesperado, dijo Morris.
Cada vez que observamos a V Hya, se vuelve más y más como una pista de circo, con cada nueva etapa evolutiva caracterizada por una variedad aún mayor de hazañas impresionantes», dijo Sahai. V Hydrae nos ha impresionado con sus múltiples anillos y ranuras; y debido a que nuestro propio sol algún día puede experimentar un destino similar, nos tiene absortos».
La investigación fue financiada en parte por la Fundación Nacional de Ciencias de EEUU (en inglés, National Science Foundation) y la NASA.
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Fuente de la historia:
Materiales proporcionados por la Universidad de California-Los Ángeles
Referencia de la publicación:
1. R. Sahai, PS. Huang, S. Scibelli, MR Morris, K. Hinkle, CF. Sotavento. The Rapidly Evolving AGB Star, V Hya: ALMA finds a Multi-Ring Circus with High-Velocity Outflows. arXiv.org (Aceptado para ApJ) , 2022; DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.2202.09335
Fuente:
Universidad de California, Los Angeles. ScienceDaily, 28 de marzo de 2022. [ www.sciencedaily.com ]
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