Estrella envejecida expulsa burbuja humeante

20 septiembre, 2017

Artículo Científico

Los astrónomos han empleado ALMA para capturar una imagen sorprendentemente hermosa de una frágil burbuja de material expelido en torno a la exótica estrella roja U Antliae. Estas observaciones ayudarán a los astrónomos a entender mejor cómo evolucionan las estrellas en las últimas fases de sus ciclos de vida.

En la débil constelación austral de Antlia (la Máquina Neumática) un observador con binoculares detectará una estrella muy roja, cuyo brillo varía ligeramente una semana tras otra. Esta estrella fuera de lo común se llama U Antliae y nuevas observaciones con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) están revelando una envoltura esférica notablemente delgada en torno a esta.

U Antliae [1] es una estrella de carbono, evolucionada, fría y luminosa, de la rama asintótica gigante. Hace unos 2.700 años atrás, U Antliae pasó por un corto período de rápida pérdida de masa. Durante este período de unos cientos de años, el material que constituía la envoltura observada con los nuevos datos de ALMA fue expulsado a gran velocidad. Un análisis más detallado de esta envoltura, también muestra evidencias de delgadas y menudas nubes de gas, conocidas como subestructuras filamentosas.

Lograr esta espectacular vista fue posible dada la capacidad única para crear imágenes nítidas a múltiples longitudes de onda que proporciona el radiotelescopio ALMA, ubicado en el llano de Chajnantor, en el desierto de Atacama, Chile. ALMA puede ver una estructura mucho más fina de la envoltura de U Antilae, con respecto a lo que se había podido realizar anteriormente.

Esta imagen de ALMA revela detalles inéditos en al estructura de la envoltura de U Antilae. Hace aproximadamente 2700 años, U Antilae pasó por un breve periodo de rápida pérdida de masa. Durante ese periodo de tan solo unos cientos de años, el material que formó la envoltura, visto ahora por nuevas observaciones con ALMA, fue eyectado a alta velocidad. El estudio más detallado del envoltorio muestra también evidencia de delgadas nubes ralas conocidas como subestructuras filamentosas. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/F. Kerschbaum

Esta imagen de ALMA revela detalles inéditos en al estructura de la envoltura de U Antilae. Hace aproximadamente 2700 años, U Antilae pasó por un breve periodo de rápida pérdida de masa. Durante ese periodo de tan solo unos cientos de años, el material que formó la envoltura, visto ahora por nuevas observaciones con ALMA, fue eyectado a alta velocidad. El estudio más detallado del envoltorio muestra también evidencia de delgadas nubes ralas conocidas como subestructuras filamentosas. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/F. Kerschbaum

Los nuevos datos de ALMA no son solo una imagen; ALMA produce un conjunto de datos tridimensionales (un cubo de datos) y cada parte es observada en una longitud de onda ligeramente diferente. Esto es el efecto Doppler, que significa que distintas porciones del cubo de datos muestran imágenes del gas moviéndose a distintas velocidades acercándose o alejándose del observador. Esta envoltura también es notoria, ya que es simétricamente muy redonda y también marcadamente fina. Al visualizar las distintas velocidades podemos dividir esta burbuja cósmica en partes virtuales, tal como lo hacemos en la tomografía por computador del cuerpo humano.

Esta imagen fue creada a partir de los datos de ALMA de la inusual estrella roja de carbono U Antilae y su envoltura esférica de material. Los colores muestran el movimiento del material brillante a lo largo del eje de visión desde la Tierra. El material azul se ubica entre nosotros y la estrella central del sistema observado, y se mueve hacia la Tierra. El material rojo en torno al límite se aleja de la estrella, pero no en dirección de la Tierra. Para resguardar la claridad, no se incluyó en la imagen el material en el costado más lejano de la estrella, el cuál se encuentra alejándose de la Tierra de forma simétrica. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); F. Kerschbaum.

Esta imagen fue creada a partir de los datos de ALMA de la inusual estrella roja de carbono U Antilae y su envoltura esférica de material. Los colores muestran el movimiento del material brillante a lo largo del eje de visión desde la Tierra. El material azul se ubica entre nosotros y la estrella central del sistema observado, y se mueve hacia la Tierra. El material rojo en torno al límite se aleja de la estrella, pero no en dirección de la Tierra. Para resguardar la claridad, no se incluyó en la imagen el material en el costado más lejano de la estrella, el cuál se encuentra alejándose de la Tierra de forma simétrica. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); F. Kerschbaum.

Entender la composición química de las envolturas y atmósferas de estas estrellas, y cómo estas envolturas se forman por la pérdida de masa, es importante para comprender apropiadamente cómo evolucionan las estrellas en el Universo primitivo, y también cómo evolucionaron las galaxias. Las envolturas tales como la que rodea a U Antliae muestran una rica variedad de compuestos químicos en base a carbono y otros elementos. También ayudan a reciclar la materia, y proporcionan hasta el 70% del polvo entre las estrellas.

Este mapa muestra la ubicación de la estrella U Antilae (La bomba neumática). Esta estrella muy roja y variable se puede observar con binoculares pequeños. Crédito: ESO, IAU y Sky & Telescope.

Este mapa muestra la ubicación de la estrella U Antilae (La bomba neumática). Esta estrella muy roja y variable se puede observar con binoculares pequeños. Crédito: ESO, IAU y Sky & Telescope.

Esta imagen del 'Digitized Sky Survey 2' muestra la roja estrella de carbono U Antilae y sus alrededores. Crédito: ESO, Digitized Sky Survey 2. Agradecimiento: Davide De Martin

Esta imagen del ‘Digitized Sky Survey 2’ muestra la roja estrella de carbono U Antilae y sus alrededores. Crédito: ESO, Digitized Sky Survey 2. Agradecimiento: Davide De Martin

Notas

[1] El nombre U Antliae refleja el hecho de que esta es la cuarta estrella que cambia su brillo en la constelación de Antlia (la Máquina Neumática). La denominación de tales estrellas variables siguió una complicada secuencia, a medida que se encontraban más y más, y está explicado aquí (en inglés).

Información adicional

Esta investigación fue presentada en un informe llamado “Rings and filaments. The remarkable detached CO shell of U Antliae”, escrito por F. Kerschbaum et al., y aparece en la revista Astronomy & Astrophysics.

El equipo está formado por F. Kerschbaum (Universidad de Viena, Austria), M. Maercker (Universidad Tecnológica de Chalmers, Observatorio Espacial de Onsala, Suecia), M. Brunner (Universidad de Viena, Austria), M. Lindqvist (Universidad Tecnológica de Chalmers, Observatorio Espacial de Onsala, Suecia), H. Olofsson (Universidad Tecnológica de Chalmers, Observatorio Espacial de Onsala, Suecia), M. Mecina (Universidad de Viena, Austria), E. De Beck (Universidad Tecnológica de Chalmers, Observatorio Espacial de Onsala, Suecia), M. A. T. Groenewegen (Koninklijke Sterrenwacht van België, Bélgica), E. Lagadec (Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Francia), S. Mohamed (Universidad de Ciudad del Cabo, Sudáfrica), C. Paladini (Université Libre de Bruxelles, Bélgica), S. Ramstedt (Universidad de Uppsala, Suecia), W. H. T. Vlemmings (Universidad Tecnológica de Chalmers, Observatorio Espacial de Onsala, Suecia), y M. Wittkowski (ESO).

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación entre el Observatorio Europeo Austral (ESO), la Fundación Nacional de Ciencia de EE. UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS) en cooperación con la República de Chile. ALMA es financiado por ESO en representación de sus estados miembros, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá (NRC) y el Consejo Nacional de Ciencia de Taiwán (NSC), y por NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán y el Instituto de Ciencias Astronómicas y Espaciales de Corea del Sur (KASI).

La construcción y las operaciones de ALMA son conducidas por ESO en nombre de sus estados miembros; por el Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO), gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI), en representación de Norteamérica; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en nombre de Asia del Este. El Joint ALMA Observatory (JAO) tiene a su cargo la dirección general y la gestión de la construcción, así como la puesta en marcha y las operaciones de ALMA.