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Nebulosa M2-9: Un faro espacial

Nada es inmutable en el Universo… pero no es fácil ver los cambios en directo. Este extraordinario video de la rotación de la nebulosa de la Mariposa nos ayuda entender los chorros de alta velocidad observados en muchos astros. El estudio, liderado por investigadores españoles, es el resultado de la composición de imágenes de alta calidad tomadas en el Observatorio del Roque de los Muchachos durante dos décadas

Las distancias entre las estrellas de nuestro firmamento son tan grandes que la mayoría de ellas evolucionan de forma aislada. Pero no siempre es así: hay casos en que la interacción entre dos estrellas relativamente cercanas determina su evolución y destino, y da lugar a algunos de los fenómenos más espectaculares observados en el Universo.

Una de las interacciones más comunes es la transferencia de masa entre estrellas que viven en pareja, orbitando la una alrededor de la otra. En estos casos, la distancia entre las dos estrellas es lo bastante pequeña como para que la fuerza gravitatoria de una de ellas le permita atrapar parte del material gaseoso expulsado por su compañera. Esta transferencia de masa genera también un exceso de energía en el sistema que, en muchos casos, se libera expulsando parte del gas a gran velocidad a modo de “válvula de escape”. Así se forman la mayoría de los chorros de alta velocidad (jets en inglés) observados en muchos objetos astrofísicos.


M 2-9 Nebulosa de la Mariposa por -IAC-

La Nebulosa de la Mariposa (su nombre científico es Minkowski 2-9, en honor a su descubridor) contiene un ejemplo excepcional de jet astrofísico, ya que su movimiento no está “congelado” en el cielo, sino que puede observarse en tiempo real. Los astrofísicos han estudiado su evolución durante los últimos 60 años. En astronomía, este suele ser un lapso de tiempo demasiado corto para que se aprecien cambios pero, en el caso de la Nebulosa de la Mariposa, es suficiente para observar cómo su sistema central de dos estrellas en interacción produce un jet, que, además de propagarse a la velocidad de cincuenta millones de km/h, también gira alrededor de la nebulosa como si fuera un faro en la costa, dando una vuelta cada 90 años. Es un verdadero faro espacial.

El grupo investigador está liderado por Romano Corradi, astrofísico del Instituto de Astrofísica de Canarias, y ha recolectado imágenes de alta calidad del sistema durante más de 20 años. “Hemos producido el primer video de la rotación del jet de la Nebulosa de la Mariposa —dice Romano Corradi—. Este tipo de trabajo no es muy común en Astrofísica: basta pensar en el concepto que tenemos de un cielo inmutable con sus estrellas fijas, cuyo origen se remonta a la astronomía y filosofía clásicas. Y no es de extrañar, ya que los tiempos característicos de evolución de las estrellas y las galaxias son generalmente de miles de millones de años, al lado de los cuales nuestras vidas no son más que un parpadeo. Pero la Nebulosa de la Mariposa es un objeto excepcional en cuya estructura podemos detectar cambios, año tras año, con la instrumentación disponible hoy en día.”

La mayoría de las imágenes de los últimos 15 años se han tomado con el Telescopio Óptico Nórdico (NOT) en el Observatorio del Roque de los Muchachos en La Palma. La excelente calidad del sitio de observación y del telescopio ha permitido un estudio detallado del fenómeno. “Gracias a estos datos —continua Miguel Santander, del Observatorio Astronómico Nacional de Madrid y miembro del equipo investigador— hemos comprobado que la Nebulosa de la Mariposa no produce un haz de luz en rotación como un faro terrestre, sino un chorro de partículas de muy alta velocidad (una especie de spray), cuya dirección de propagación cambia en el tiempo debido al movimiento orbital de las dos estrellas en el centro de la nebulosa”. Estas últimas son, también, peculiares. Los investigadores creen que el sistema contiene una estrella cien veces más grande que el Sol y relativamente fría (una gigante roja), y otra cien veces más pequeña que el Sol pero muy caliente (una enana blanca). Ambas estrellas, de masa similar a la del Sol, están en la fase final de sus vidas, y la distancia entre ellas es comparable a la distancia entre el Sol y Urano.

La Nebulosa de la Mariposa es una nebulosa planetaria, una fase avanzada en la evolución de las estrellas como el Sol o algo más masivas. Hoy en día, varias teorías proponen la producción de jets como el mecanismo principal para crear las formas extraordinarias que observamos en algunas de estas nebulosas planetarias. Bruce Balick, astrofísico de la Universidad de Washington en Seattle (Estados Unidos) y otro promotor y miembro del proyecto, explica que, efectivamente, los jets que los astrofísicos creen responsables del moldeado de estas nebulosas actúan de manera similar a los chorros producidos por los motores de los aviones a reacción: “Al igual que en las turbinas de los aviones, estas parejas de estrellas producirían chorros supersónicos de gas en ciertas direcciones, que barrerían y comprimirían todo el medio gaseoso que encontrasen en su camino. Las ondas de choque resultantes esculpirían las formas alargadas observadas en muchas nebulosas”.

El estudio de la Nebulosa de la Mariposa continuará en los próximos años para confirmar algunas de las conclusiones de este trabajo y mejorar nuestra comprensión de un astro que demuestra ser clave para entender, no solamente el final de la vida de estrellas como el Sol, sino también la formación de jets en estrellas y galaxias, un fenómeno de gran relevancia en la Astrofísica moderna.

El trabajo se publicó en la revista internacional Astronomy and Astrophysics (Vol. 529, A43)

Nota sobre el video adjunto:

El video empieza con una imagen real de la Nebulosa de la Mariposa obtenida con el telescopio espacial Hubble. Tridimensionalmente, se puede imaginar como una estructura tipo “reloj de arena”, vista de lado. El cuerpo principal de la nebulosa (el “reloj de arena”) es visible como una estructura alargada en tono rojizo (mayoritariamente debido a emisión del hidrógeno). El jet se puede apreciar como emisión en tono verde debida principalmente a átomos de oxígeno que han sido doblemente ionizados por el choque del jet contra las “paredes” gaseosas de la nebulosa. Luego sigue una recreación por ordenador del sistema de dos estrellas orbitando en el centro de la nebulosa y de la formación y rotación del jet (“efecto faro”). Termina con el video real del movimiento del jet observado con el Telescopio Óptico Nórdico situado en el Observatorio Astrofísico de la isla de La Palma entre 1997 y 2010.

Créditos del vídeo: Gabriel Pérez- Instituto de Astrofísica de Canarias.

Imágenes reales del vídeo: Obtenidas con el Telescopio Óptico Nórdico (www.not.iac.es) situado en el Observatorio del Roque de Los Muchachos y con el Telescopio Espacial Hubble.

Personas de Contacto:

Romano Corradi (IAC, Tenerife, rcorradi@iac.es, tel. 922435719 / 647234968)

Miguel Santander-García (OAN, Madrid, m.santander@oan.es, tel. 918855060- ext. 215 / 670243627)

Fuente: Instituto de Astrofísica de Canarias. Aportado por Eduardo J. Carletti


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Agujeros negros gemelos lanzan ondas gravitacionales

Los astrónomos podrían estar a punto de detectar ondas gravitacionales, después de cuatro décadas de intentos, según un equipo de astrofísicos de Polonia

Si esto es correcto, se abriría una nueva ventana al cosmos, permitiendo a los astrónomos ver el universo con nuevos ojos.

Las ondas gravitatorias son como ondulaciones
en el tejido del espacio-tiempo

A diferencia de las ondas de luz que viajan por el espacio, las ondas gravitacionales son ondulaciones en el tejido del espacio-tiempo. Las fuentes de estas ondas, que fueron predichas por la teoría de Einstein de la Relatividad General, son sistemas binarios de objetos compactos, como las estrellas de neutrones y los agujeros negros. Cuando uno de los dos gira en espiral hacia el otro, las ondas gravitacionales se propagan hacia el espacio.

Los programas de búsqueda de ondas gravitacionales, como el Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), se han concentrado en sistemas binarios de dos estrellas de neutrones, ya que se pensaba que eran más numerosos, a pesar de ser fuentes más débiles que los más raros sistemas de doble agujero negro.

Decisión equivocada

Sin embargo, un equipo de investigadores dirigido por Chris Belczynski, del Laboratorio Nacional Los Alamos, informa que estos proyectos han tomado la opción equivocada, y dice que los sistemas de doble agujero negro pueden ser mucho más comunes de lo que se pensaba antes. Esto se debe a la metalicidad de las estrellas, que es la parte de elementos más pesados que el helio en la composición del cuerpo. Cuanto menor sea la metalicidad, menos masa se pierde en la parte final de la vida de la estrella y, por lo tanto, el agujero negro que se forman es más propenso a sobrevivir para convertirse en un agujero negro binario.

Hasta ahora, los modelos han asumido que la mayoría de las estrellas tenían una metalicidad similar a la del Sol. Pero a partir del análisis datos del Sloan Digital Sky Survey, Belczynski y su equipo encontraron que esto sólo es cierto para el 50 % de las estrellas, mientras que el resto tiene una metalicidad sensiblemente inferior, el 20 % de la solar.

El hallazgo es particularmente importante dada la sensibilidad de la formación de agujeros negros binarios a los cambios en la metalicidad. «Si usted reduce la metalicidad en un factor de diez la cantidad de agujeros negros binarios crece un centenar o unos cientos de veces», dice Tomasz, del Centro Astronómico Nicolás Copérnico en Varsovia.

Actualizaciones inminentes

La generación actual de experimentos que están buscando ondas gravitatorias, como LIGO y el detector de compañeros VIRGO, no dan por poco la sensibilidad que predice el equipo de Belczynski como obligatoria. Sin embargo, son inminentes actualizaciones de diez veces para ambos. «Las mejoras significan que estamos buscando alcanzar niveles de sensibilidad en las que este trabajo inidca que se garantiza ver algo», explica Stuart Reid, investigador de ondas gravitatorias en la Universidad de Glasgow, que no está involucrado en esta investigación.

Actualizaciones intermedias a VIRGO podrían estar listas este otoño, llevando al instrumento al borde de la gama de sensibilidas que predice Belczynski. Ambos detectores estarán plenamente actualizados para el año 2015. Si encuentran las ondas gravitacionales, esto abriría nuevas posibilidades para sondear el cosmos, permitiendo que los astrónomos se conviertan en en cartógrafos estelares.

«Cuando una estrella de neutrones cae en esprial en un agujero negro, se emiten ondas gravitatorias, cartografiando la curvatura espacio-tiempo que forma el agujero negro. La medición de estas ondas nos cuenta cómo afecta el agujero negro a los objetos a su alrededor», dice Reid. La astronomía de ondas gravitatorias también tiene ventajas con respecto a la radiación electromagnética. «Es difícil cuantificar cuánto es afectada la luz a medida que viaja hacia usted. La interacción de las ondas gravitacionales con la materia es muy débil, por lo que no sufren la misma distorsión», agregó.

La investigación se publica en arxiv.org .

Fuente: Physics World. Aportado por Eduardo J. Carletti

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Erupción sin precedentes toma a los astrónomos por sorpresa

El 11 de marzo se produjo un alerta cuando un astrónomo aficionado japonés anunció lo que podría haber sido el descubrimiento de una nueva nova de magnitud 8 en la constelación de Cygnus

Pronto se notó que esta erupción no era lo que parecía. En realidad, fue una inesperada erupción similar a una nova en una estrella variable conocida, V407 Cygni.

V407 Cyg es una estrella variable bastante mundana, que normalmente oscila entre las magnitudes 12 ª y 14 ª. Entonces, ¿qué causó que esta estrella de buen comportamiento se volviese de repente extremadamente rabiosa?

V407 Cyg es una variable simbiótica. Son parejas binarias que están cerca, e interactuan. Generalmente una gigante roja y una enana blanca, más pequeña y caliente. Orbitan alrededor de un centro común de gravedad dentro de una nebulosa compartida. Una variable simbiótica típica consta de una gigante de tipo M que transfiere materia a una enana blanca caliente a través de su viento estelar. Este viento es ionizado por la enana blanca, lo que da lugar a la nebulosa simbiótica.

Las variables simbióticas son sistemas complejos, con muchas fuentes para su variabilidad. Pueden variar periódicamente debido al movimiento del sistema binario, la gigante roja puede variar debido a pulsaciones, las estrellas puede ser oscurecidas por el polvo circumestelar o la luz emitida puede cambiar debido a la formación de manchas estelares gigantes. La componente enana blanca puede brillar más o menos constante, ya que acumula el material de la gigante roja y se calienta a una tasa constante, o el material puede formar un disco de acreción alrededor de la enana blanca, como en las novas enanas. La acreción de masa sobre la enana blanca puede resultar en parpadeos y oscilaciones cuasi-periódicas. Si hay un aumento repentino en la tasa de acreción, o el material en el disco de acreción llega a un punto de inestabilidad y se derrumba sobre la superficie de la enana blanca del sistema simbiótico, puede darse una nueva erupción del tipo nova.

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