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5 de febrero de 2009

Astrónomos encuentran la fuente del polvo cósmico

Imagen: Van Winckel, M. Cohen, H. Bond, T. Gull/ESA/NASA

El polvo espacial molesta a los astrónomos más que la variedad casera cuando interfiere con sus observaciones de las estrellas lejanas. Y asimismo, el polvo impone uno de los mayores misterios de la astronomía.

"No sólo no sabemos qué es eso, sino que tampoco sabemos dónde se hizo o cómo llegó 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, en marzo de 2009, un artículo informando acerca de sus descubrimientos.

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) localizada a aproximadamente 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 del Sol, ya han quemado todo el hidrógeno de sus núcleos. Etiquetadas como estrellas de la rama gigante post-asintótica o post-AGB, 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, al cual la presión de radiación procedente del interior de la estrella empuja lejos de la estrella, junto con una considerable cantidad de gas.

En los sistemas estelares dobles, puede formarse un disco de material procedente de la estrella post-AGB alrededor de la menor de las dos, una estrella de evolución más lentamente. "Cuando se forman los discos, a menudo se forman también chorros que lanzan parte del material fuera del sistema original, distribuyéndolo 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 un amplio rango de 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 la 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 la estrella gigante del Rectángulo Rojo y una estrella compañera muy cercana, similar al Sol, que hace que el material abandone la envoltura de la gigante", dijo Witt, distinguido profesor emérito universitario de astronomía.

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

Comportamiento bipolar

Justo antes que esto sucediera, 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 expulsada 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 que han abandonado el sistema", explicó Witt.

La producción cósmica de polvo ha eludido la detección telescópica debido a que sólo dura aproximadamente 10.000 años - un breve lapso en la vida de una estrella. Los astrónomos han observado otros objetos similares al Rectángulo Rojo en la Vía Láctea, en las vecindades de la Tierra. 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 deben haber tenido lugar quizá 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 de radiación en el ultravioleta lejano del Rectángulo Rojo. El Rectángulo Rojo muestra distintos fenómenos que requieren radiación en el ultravioleta lejano como fuente de energía. "El problema es que la estrella central muy luminosa del Rectángulo Rojo no es lo bastante caliente para producir la radiación ultravioleta 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 ultravioleta, sino que es la región interna y caliente del disco que roda la estrella secundaria, la 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".

Otros coautores del trabajo son Julie Thorburn del Observatorio de Yerkes; Uma Vijh, de la Universidad de Toledo; y Jason Aufdenberg, de la Universidad de Aeronáutica Embry-Riddle, de Florida.

(jg)

Más información en:
http://news.uchicago.edu/