Moléculas escapan a una estrella moribunda

La cartografía de la emisión de la molécula de monóxido de carbono (CO) y otras moléculas muestran que las estrellas evolucionadas están perdiendo masa en forma de vientos estelares a velocidades de flujos relativamente bajas iguales que 20 km/s. Las observaciones actuales sugieren que, más o menos, los vientos son isotrópicos y que las velocidades de pérdida de masa y las velocidades de flujos son constantes en el tiempo. Las velocidades de pérdida de masa se obtienen por modelo que se ajusta a los perfiles de CO observados, a los radios de maseres de OH, a los espectros IR y a las mediciones HI y mediciones ópticas. Generalmente, los valores concuerdan bastante bien, de modo que en principio uno debería poder estudiar la pérdida de masa como una función de parámetros estelares, en particular de ubicación en el diagrama Hertzsprung-Russell. Al igual que el caso con estudios evolutivos en general, se requerirán observaciones de cantidades muy grandes de estrellas, quizás de miles de estrellas.

Los vientos de las estrellas evolucionadas frías son probablemente la fuente dominante de granos de polvo refractario en el medio interestelar. Son el material de estrellas del cual nosotros y nuestro planeta se formaron. Los granos se manifiestan a través de la emisión térmica que se extiende del infrarrojo lejano a través de longitudes de onda milimétricas. Alrededor de la longitud de onda de 1 mm la emisión es ciertamente ópticamente delgada, de modo que los mapas de alta resolución del continuo térmico de tales vientos serán un trazador excelente de la distribución del polvo. La alta sensibilidad en continuo del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) hará posible la representación gráfica directa de la zona de condensación del polvo para estrellas gigantes (AGB) dentro de algunos cientos de parsecs a resoluciones < 0,1". El funcionamiento de alta frecuencia de ALMA es especialmente crítico aquí, puesto que la emisión de polvo aumenta por lo menos como f³ y puesto que la resolución angular escala como f^-1. Se espera que el crecimiento de granos sea más rápido en distancias de algunos x 10¹⁴ cm, así que tales observaciones requerirán la mejor resolución posible.

ALMA medirá los tamaños angulares de envolturas de CO circumestelares lo cual resultará en estudios estadísticos de las distancias a las estrellas evolucionadas. Las mediciones cuidadosas de las extensiones angulares de estrellas evolucionadas cercanas, cuyas distancias se pueden conocer por medios independientes, producirán un tamaño lineal típico para las regiones que emiten CO; en estas estrellas envejecidas hinchadas, éste puede ascender a miles de veces la distancia de la Tierra al Sol. Además se pueden hacer con ALMA estimaciones estadísticas de las distancias de otras estrellas por imágenes sintéticas. A resoluciones de aproximadamente 0,1", ALMA puede cartografíar envolturas de CO más allá de la distancia al centro galáctico. Un proyecto interesante será comparar las distancias medidas de este modo con las distancias cinemáticas para los mismos objetos, puesto que el centroide del perfil de CO es un indicador excelente de la velocidad radial estelar, los datos de ALMA también proporcionarán la entrada para las determinaciones de distancias cinemáticas. Las mediciones de distancias a una gran cantidad de estos objetos indicarán su densidad y distribución espacial en la Galaxia.

La alta resolución disponible con el conjunto de radiotelescopios permitirá el estudio detallado de muchas de tales envolturas. Esto permitirá el estudio de la fotoquímica en estos ambientes; permitirá la observación de la cinemática de la envoltura y permitirá un examen de la historia evolutiva de la estrella durante su transición a la etapa PN, ya que la envoltura molecular fue emitida durante la fase AGB y por lo tanto contiene información acerca de esa fase. Finalmente, la medición de las masas de la envoltura de una gran cantidad de nebulosas planetarias, junto con un examen de sus luminosidades y cinemática galáctica, deberían permitir que se fije un buen valor para el límite de masa superior del progenitor para estrellas enanas blancas, o a la inversa, para el límite de masa inferior para los progenitores de supernovas. 

Astroquímica

La mayoría de las transiciones observadas de las 125 moléculas interestelares conocidas se encuentran en la región espectral milimétrica/submilimétrica —aquí unas 17.000 líneas se ven en una pequeña porción del espectro a 2mm.
Espectro cortesía de B. Turner (NRAO)