Los astrónomos observan la fuente del polvo cósmico

Steve Koppes
U. de Chicago Noticias/Ciencia Kanija/
06/02/09

El polvo espacial molesta a los astrónomos cuando interfiere con sus observaciones de estrellas lejanas. Aún así, el polvo también supone uno de los mayores misterios de la astronomía.

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“No sólo no sabemos qué es esta materia, sino que no sabemos dónde se fabrica o cómo llega al espacio”, dijo Donald York, Profesor Horace B. Horton en Astronomía y Astrofísica en la Universidad de Chicago.

Pero ahora York, Adolf Witt de la Universidad de Toledo y sus colaboradores han observado un sistema estelar doble que muestra todas las características que según sospechan los astrónomos están asociadas con la producción del polvo. La revista Astrophysical Journal publicará un artículo informando de su descubrimiento en marzo.

El sistema estelar doble, designado como HD 44179, se sitúa en lo que los astrónomos conocen como el Rectángulo Rojo, una nube interestelar de gas y polvo (nebulosa) situada aproximadamente a 2300 años luz de la Tierra.

Una de las estrellas dobles es de un tipo que los astrónomos consideran como probable fuente del polvo. Estas estrellas, al contrario que el Sol, ya han quemado todo el hidrógeno de sus núcleos. Conocidas como estrellas post-AGB (rama gigante post-asintótica), estos objetos colapsaron después de quemar su hidrógeno inicial, hasta que pudieron generar suficiente calor para consumir un nuevo combustible, el helio.

Polvo en el viento solar

Durante esta transición, que tiene lugar a lo largo de decenas de miles de años, estas estrellas pierden una capa exterior de su atmósfera. El polvo puede formarse en esta capa en enfriamiento, cuya presión de radiación procedente del interior de la estrella empuja al polvo lejos de la estrella, junto con una considerable cantidad de gas.

En los sistemas estelares dobles, un disco de material procedente de la estrella post-AGB puede formarse alrededor de la menor de las dos, una estrella de evolución más lenta. “Cuando se forman los discos en la astronomía, a menudo se forman chorros que lanzan parte del material fuera del sistema original, distribuyendo el material en el espacio”, explicó York.

Este parece ser el fenómeno que observó el equipo de Witt en el Rectángulo Rojo, probablemente el mejor ejemplo descubierto hasta el momento. El descubrimiento tiene amplias implicaciones, debido a que el polvo es crítico para las teorías científicas sobre cómo se formaron las estrellas.

“Si una nube de gas y polvo colapsa bajo su propia gravedad, inmediatamente se hace más caliente y empieza a evaporarse”, dijo York. Algo, posiblemente el polvo, deben enfriar inmediatamente la nube para evitar su recalentamiento.

La estrella gigante situada en el Rectángulo Rojo está entre esas estrellas demasiado calientes para permitir la condensación del polvo dentro de sus atmósferas. Y aún así un anillo gigante de gas polvoriento las rodea.

El equipo de Witt hizo aproximadamente 15 horas de observación sobre la estrella doble a lo largo de un periodo de siete años con el telescopio de 3,5 metros en el Observatorio de Apache Point en Nuevo México. “Nuestras observaciones han demostrado que lo más probable es la interacción de mareas o gravitatoria entre nuestra estrella gigante del Rectángulo Rojo y una estrella compañera similar al Sol para dejar la envoltura de la gigante”, dijo Witt, profesor universitario emérito distinguido de astronomía.

Parte de este material termina en un disco de polvo acumulado que rodea a una estrella compañera menor. Gradualmente, a lo largo de un periodo de aproximadamente 500 años, el material cae en espiral a la estrella menor.

Comportamiento bipolar

Justo antes de que sucediera esto, la estrella menor expulsó una pequeña fracción de la materia acumulada en direcciones opuestas a través de dos chorros de gas, conocidos como “chorros bipolares”.

Otras cantidades de la materia sacada de la envoltura de la gigante terminan en un disco que rodea a ambas estrella, donde se enfría. “Los elementos pesados como el hierro, níquel, silicio, calcio y carbono se condensan en sólidos granos, los cuales vemos como polvo interestelar, una vez han abandonado el sistema”, explicó Witt.

La producción cósmica de polvo ha esquivado la detección telescópica debido a que sólo dura durante aproximadamente 10 000 años — un breve periodo de tiempo en la vida de una estrella. Los astrónomos han observado otros objetos similares al Rectángulo Rojo en la vecindad de la Tierra de la Vía Láctea. Esto sugiere que el proceso que ha observado el equipo de Witt es bastante común cuando se ve a lo largo de la vida de una galaxia.

“Procesos muy similares a los que estamos observando en la nebulosa del Rectángulo Rojo han tenido lugar tal vez cientos de millones de veces desde la formación de la Vía Láctea”, dijo Witt, quien se unió a sus viejos amigos de Chicago para el estudio.

El equipo se propuso lograr un objetivo relativamente modesto: encontrar la fuente del Rectángulo Rojo de radiación del ultravioleta lejano. El Rectángulo Rojo muestra distintos fenómenos que requieren radiación del ultravioleta lejano como fuente de energía. “El problema es que la estrella centra muy luminosa del Rectángulo Rojo no es lo bastante caliente para producir la radiación UV requerida”, dijo Witt, por lo que tanto él como sus colegas se han propuesto encontrarla.

Resultó que ninguna de las estrellas del sistema binario es la fuente de radiación UV, sino que era la región interna y caliente del disco que roda la estrella secundaria, el cual alcanza temperaturas de cerca de 20 000 grados. Sus observaciones, dijo Witt, “han sido mucho más productivas de lo que podríamos haber imaginado en nuestros sueños más alocados”.