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Los abrazos secretos de las estrellas revelados por ALMA

16 Diciembre, 2021 / Tiempo de lectura: 9 minutes

Artículo científico

A diferencia de nuestro Sol, la mayoría de las estrellas vive con una compañera. A veces, dos se acercan tanto que una engulle a la otra, con grandes consecuencias. Un equipo de astrónomos que utilizó ALMA para estudiar quinceestrellas inusuales se sorprendió al descubrir que todas habían pasado recientemente por esta fase. El hallazgo promete una nueva visión de los fenómenos más dramáticos del cielo: la vida, la muerte y el renacimiento entre las estrellas.

Utilizando el gigantesco telescopio ALMA en Chile, un equipo científico dirigido por la Universidad de Chalmers, en Suecia, estudió 15 estrellas inusuales en nuestra galaxia, la Vía Láctea, ubicadas en los 5000 años luz más cercanos a la Tierra. Sus medidas muestran que todas las estrellas son dobles. Todas han experimentado recientemente una fase poco común que no se comprende bien, pero que probablemente conduce a muchos otros fenómenos astronómicos. Sus resultados se publican esta semana en la revista científica Nature Astronomy.

Al apuntar ALMA hacia cada estrella y medir la luz de diferentes moléculas cercanas a cada una de ellas, los investigadores esperaban encontrar pistas sobre sus historias de fondo. Apodadas "fuentes de agua", estas estrellas eran conocidas por los astrónomos debido a la intensa luz de las moléculas de agua, producida por un gas inusualmente denso y de rápido movimiento.

Ubicado a 5.000 metros sobre el nivel del mar en Chile, ALMA es sensible a la luz con longitudes de onda alrededor de un milímetro, invisible al ojo humano, pero ideal para mirar a través de las capas de polvorientas nubes interestelares de la Vía Láctea hacia estrellas cubiertas de polvo.

"Teníamos mucha curiosidad acerca de estas estrellas porque parecen estar expulsando cantidades de polvo y gas al espacio, algunas en forma de chorros con velocidades de hasta 1,8 millones de kilómetros por hora. Pensamos que podríamos encontrar pistas sobre cómo los chorros se estaban creando, pero en cambio, encontramos mucho más que eso ", dice Theo Khouri, autor principal de la investigación.

Los científicos utilizaron el radiotelescopio para medir huellas de moléculas de monóxido de carbono (CO) en la luz de las estrellas y compararon señales de diferentes átomos (isótopos) de carbono y oxígeno. A diferencia de su molécula hermana, el dióxido de carbono (CO₂), el monóxido de carbono es relativamente fácil de descubrir en el espacio y es una de las herramientas favoritas de los astrónomos.

"Gracias a la increíble sensibilidad de ALMA, pudimos detectar las señales muy débiles de varias moléculas diferentes en el gas expulsado por estas estrellas. Cuando miramos de cerca los datos, vimos detalles que no esperábamos encontrar", dice Theo Khouri.

Las observaciones confirmaron que las estrellas se desprendían de todas sus capas externas. Pero las proporciones de los diferentes átomos de oxígeno en las moléculas indicaron que las estrellas, en otro aspecto, no eran tan extremas como parecían, explica Wouter Flemings, otro miembro del equipo, y astrónomo de Chalmers.

"Nos dimos cuenta de que estas estrellas comenzaron sus vidas con la misma masa que el Sol o solo unas pocas veces más. Ahora nuestras mediciones mostraron que han expulsado hasta la mitad de su masa total solo en los últimos cientos de años. Algo increíble les debe haber pasado”, agrega.

¿Por qué estrellas tan pequeñas empezaron a perder tanta masa tan rápidamente? Las pruebas apuntaban a una sola explicación, concluyeron los científicos. Todas eran estrellas dobles, y todas acababan de pasar por una fase en la que las dos estrellas compartían la misma atmósfera, una estrella completamente abrazada por la otra.

"En esta fase, las dos estrellas orbitan juntas en una especie de capullo. Esta fase, la llamamos una fase de ‘envoltura común’, es realmente breve y solo dura unos pocos cientos de años. En términos astronómicos, se acaba en un abrir y cerrar de ojos", dice Daniel Tafoya, miembro del equipo.

La mayoría de las estrellas en sistemas binarios simplemente orbitan alrededor de un centro de masa común. Sin embargo, estas estrellas comparten la misma atmósfera. Puede ser una experiencia que cambie la vida de una estrella e incluso puede llevar a que las estrellas se fusionen por completo.

Los científicos creen que este tipo de episodio íntimo puede conducir a algunos de los fenómenos más espectaculares del cielo. Comprender cómo sucede podría ayudar a responder algunas de las preguntas más importantes de los astrónomos sobre cómo viven y mueren las estrellas, explica Theo Khouri.

"¿Qué causa una explosión de supernova?, ¿Cómo se acercan los agujeros negros lo suficiente como para colisionar? ¿Qué forma esos objetos hermosos y simétricos que llamamos nebulosas planetarias? Los astrónomos han sospechado durante muchos años que las envolturas comunes son parte de las respuestas a preguntas como estas. Ahora tenemos una nueva forma de estudiar esta etapa trascendental pero misteriosa ”, dice Khouri.

Comprender la típica fase de envoltura también ayudará a los científicos a estudiar lo que sucederá en un futuro muy lejano, cuando el Sol también se convierta en una estrella más extensa y fría, una gigante roja, y engulla los planetas más cercanos.

"Nuestra investigación ayudará a comprender cómo podría suceder eso, pero ademásda una perspectiva más esperanzadora. Cuando estas estrellas se abrazan, envían polvo y gas al espacio que pueden convertirse en los ingredientes de las próximas generaciones de estrellas y planetas, y con ellos, el potencial para una nueva vida”, dice Daniel Tafoya.

Dado que las 15 estrellas parecen estar evolucionando en una escala de tiempo humana, el equipo planea seguir monitoreándolas con ALMA y con otros radiotelescopios. Con los futuros telescopios del observatorio SKA, esperan estudiar cómo las estrellas forman sus chorros y cambian su entorno. También esperan encontrar más ejemplares, si es que los hay.

"En realidad, creemos que las conocidas ‘fuentes de agua’ podrían ser casi todos los sistemas de su tipo en toda nuestra galaxia. Si eso es cierto, entonces estas estrellas son la clave para comprender el proceso más extraño, maravilloso e importante que dos estrellas pueden experimentar en sus vidas juntas”, concluye Theo Khouri.

Información adicional

La investigación se publica en el artículo “Identificación observacional de una muestra de probables eventos recientes de envolvente común” en Nature Astronomy, por Theo Khouri (Chalmers), Wouter HT Vlemmings (Chalmers), Daniel Tafoya (Chalmers), Andrés F.Pérez-Sánchez (Universidad de Leiden, Países Bajos), Carmen Sánchez Contreras (Centro de Astrobiología (CSIC-INTA), España), José F. Gómez (Instituto de Astrofísica de Andalucía, CSIC, España), Hiroshi Imai (Universidad de Kagoshima, Japón) y Raghvendra Sahai (Laboratorio de propulsión a chorro, Instituto de Tecnología de California, EE. UU.).

El comunicado de prensa original fue publicado en inglés por la Universidad de Chalmers.

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 Ministerio de Ciencia y Tecnología de Taiwán (MOST), 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.

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