Científicos descubren espectáculo inusual en muerte de estrella

Un grupo de científicos fue testigo de un evento sin precedentes en donde la estrella V Hydrae (V Hya) mostró seis anillos en lenta expansión y dos estructuras con forma de reloj de arena generados por la expulsión de materia en alta velocidad.

Utilizando el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) de Chile y el telescopio espacial Hubble (HST) se pudo analizar los datos suministrados de los últimos instantes de esta estrella en su fase final.

Cabe destacar que este estudio fue publicado en la revista The Astrophysical Journal. Raghvendra Sahai, astrónomo del Jet Propulsion Laboratory de la NASA e investigador principal de este proyecto, comentó que:

“Nuestro estudio confirma con claridad que el modelo tradicional de la forma en que se extinguen las estrellas RAG –mediante un efecto de eyección de masa que cobra la forma de un chorro esférico y relativamente estable de más de 100.000 años– es, en el mejor de los casos, incompleto y, en el peor, incorrecto”.

Es de hacer notar, que V Hya es una estrella en etapa de rama asintótica gigante (RAG), lo cual tiene que ver con un período de evolución estelar por el que pasan todas las estrellas de masa baja a intermedia (0,6-10 masas solares) al final de sus vidas. Además, V Hya es rica en carbono y está ubicada en la constelación de Hidra a 1.300 años luz de la Tierra.

“Es muy probable que en su extinción intervenga de forma considerable una compañera estelar o subestelar cercana, y entender las interacciones binarias es de suma importancia para la astrofísica, además de constituir uno de sus principales desafíos. En el caso de V Hya, la combinación de una estrella cercana y de una hipotética estrella distante sería responsable, al menos en cierta medida, de la presencia de los seis anillos y de los veloces chorros que están provocando la inusual extinción de la estrella”, agregó Sahai.

Es preciso acotar que más del 90% de las estrellas iguales en tamaño o superiores al Sol, al despojarse del combustible necesario para sostener los procesos nucleares, terminan convirtiéndose en RAG.

Existen millones de estrellas así, pero V Hya ha despertado la atención de muchos científicos por su peculiaridad, sobre todo, por sus grandes erupciones de plasma que suceden cada 8,5 años, así como la presencia de una estrella vecina que casi no es visible y se cree que esta propicia el comportamiento explosivo de V Hya.

Por su parte, Mark Morris, astrónomo de la Universidad de California en Los Ángeles y coautor de esta investigación, expresó que:

“V Hydrae está atrapada en un proceso de despojo de su propia atmósfera y, en última instancia, de su masa, algo que la mayoría de las estrellas rojas gigantes hacen. Pero para nuestra sorpresa, descubrimos que, en este caso, la materia está siendo expulsada bajo la forma de una serie de anillos. Esta es la primera y única vez que se observa que el gas eyectado por una estrella RAG fluye como si fueran unos anillos de humo en expansión”.

El equipo de científicos a cargo de esta investigación dio nombre a la estructura formada por los anillos como DUDE, que significa Disk Undergoing Dynamical Expansion (‘disco en curso de expansión dinámica’). Estos seis anillos tienen aproximadamente 2.100 años alejándose de V Hya, al mismo tiempo que están expandiéndose y agregando masa.

De la misma manera, alimenta el crecimiento de la estructura DUDE, que se encuentra alrededor de la estrella, posee alta densidad y, además, tiene forma de disco estirado y torcido. Aunado a esto, V Hya contiene dos estructuras con forma de reloj de arena y otra con forma de chorro, estas se expanden a 240 kilómetros por segundo.

Estas formas ya se han visto anteriormente en las nebulosas planetarias de MyCn 18 (Nebulosa del Reloj de Arena), encontrada en la constelación de Musca a 8.000 años luz de la Tierra y en la Nebulosa del Cangrejo, ubicada en la constelación del Centauro a 7.000 años luz de la Tierra.

“La etapa final de la evolución estelar, cuando las estrellas hacen la transición de gigante roja a remanente estelar de enana blanca, es un proceso complejo que no entendemos a cabalidad. Descubrir que en este proceso puede intervenir la eyección de anillos de gas y a la vez la expulsión de chorros intermitentes de material en alta velocidad supone una nueva y fascinante arista en nuestra investigación sobre cómo mueren las estrellas”, añade Mark Morris.

Por su parte, Raghvendra Sahai, explicando el proceso en que se encuentra la estrella objeto de investigación, manifestó que:

“V Hya se encuentra en una etapa de transición crítica pero breve, y es muy difícil encontrar estrellas en esta etapa, o mejor dicho, en flagrante. Tuvimos suerte, y pudimos obtener imágenes de todos los fenómenos de pérdida de masa de V Hya, que nos permiten entender mejor cómo las estrellas moribundas pierden masa al final de su vida”.

Cabe destacar que el equipo de científicos tuvo que usar los receptores de Banda 6 (1,23 mm) y Banda 7 (0.85 mm) de ALMA, ya que solo así se podía ver con una definición increíble los distintos anillos y chorros de la estrella. La razón de todo esto es que debido a la densidad del polvo que rodea la estrella, es imposible intentarlo con telescopios ópticos.

“Observamos la presencia de chorros muy rápidos por primera vez en 1981. Luego, en 2022, descubrimos unas erupciones consistentes en manchas de plasma compactas eyectadas por V Hya a gran velocidad. Y ahora nuestro hallazgo de erupciones de ángulo amplio en V Hya completa el rompecabezas al revelar cómo se pueden crear estas estructuras durante la etapa evolutiva en la que se encuentra esta estrella roja gigante extraluminosa”, detalló Raghvendra Sahai.

De igual forma, Joe Pesce, astrónomo y NSF Program Officer de NRAO/ALMA, agregando al tema de las etapas de las estrellas y elogiando la tecnología de ALMA, expresó que:

“Los procesos que se dan en las etapas finales de las estrellas de baja masa, y durante la etapa RAG en particular, han fascinado desde siempre a los astrónomos y han sido difíciles de entender. La capacidad y la resolución de ALMA finalmente nos están permitiendo ser testigos de estos acontecimientos con un nivel de detalle increíble, necesario para obtener algunas respuestas y mejorar nuestra comprensión de una etapa por la que pasan la mayoría de las estrellas del Universo”.

En el mismo orden de ideas, Sahai también explica que el hecho de utilizar datos infrarrojos, ópticos y ultravioletas en el estudio facilitó una imagen completa en longitudes de onda múltiples de lo que podría ser uno de los mayores espectáculos de la Vía Láctea para los astrónomos.

“Cada vez que la observamos con nuevas capacidades de observación, V Hya resulta ser cada vez más como un circo, con una variedad cada vez más amplia e  impresionante de espectáculos. V Hydrae nos ha impresionado con sus múltiples anillos y actos, y como nuestro Sol podrían algún día correr la misma suerte, ha acaparado toda nuestra atención”, concluyó.