Nebulosa del Bumerán vista con HUBBLE y datos de ALMA
 

ALMA vuelve a observar la Nebulosa del Bumerán

Una antigua estrella roja gigante que se encuentra en los estertores de una muerte glacial produjo uno de los objetos más fríos que se conocen en el cosmos: la nebulosa del Bumerán. Durante más de dos decenios, fue un misterio total cómo esta estrella pudo crear un ambiente con temperaturas sorprendentemente más bajas que la temperatura natural del espacio profundo.

Según un equipo de astrónomos que usó el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), la respuesta podría estar en una pequeña estrella vecina que se habría zambullido en el centro de la gigante roja y eyectado la mayor parte de su materia en un chorro de polvo y gas ultrafrío.

El chorro se expande a una velocidad tal (cerca de 10 veces más rápido de lo que podría lograr una estrella por sí sola) que su temperatura ha bajado a menos de medio grado Kelvin (272,65 ºC). Cero grados Kelvin es la medida conocida como cero absoluto, donde todo movimiento termodinámico se detiene.

Las observaciones de ALMA permitieron a los investigadores dilucidar este misterio proporcionándoles los primeros cálculos precisos de la extensión, la edad, la masa y la energía cinética de la nebulosa.

“Estos nuevos datos nos muestran que la mayor parte del envoltorio estelar de la gigante roja ha sido arrojado al espacio a velocidades mucho mayores de las que alcanzaría una gigante roja por sí sola”, sostiene Raghvendra Sahai, astrónomo del Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Pasadena (California, EE. UU.) y autor principal de un artículo que se publicará en The Astrophysical Journal. “La única forma de eyectar tanta masa a velocidades tan extremas es por efecto de la energía gravitacional de dos estrellas en interacción, lo cual explicaría las intrigantes características del chorro ultrafrío”, agrega. Según Sahai, estos vecinos cercanos podrían explicar la extinción precoz y violenta de la mayoría de las estrellas del Universo.

Nebulosa del Bumerán, una nebulosa preplanetaria generada por una estrella moribunda. Las observaciones de ALMA (naranja) muestran el chorro con forma de reloj de arena dentro de un chorro ultrafrío redondeado. El reloj de arena se extiende por más de 3 billones de kilómetros de un extremo a otro (cerca de 21.000 veces la distancia entre el Sol y la Tierra), y es el resultado de una erupción provocada por la estrella central que barre la parte interna del chorro ultrafrío. Este último es cerca de 10 veces más grande. Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), R. Sahai 

“Las propiedades extremas de la nebulosa del Bumerán ponen a prueba las ideas convencionales sobre estas interacciones y representa una de las mejores oportunidades que tenemos para explorar las características físicas de los sistemas binarios que contienen una estrella gigante”, agrega Wouter Vlemmings, astrónomo de la Chalmers University of Technology, ubicada en Suecia, y coautor del estudio.

La nebulosa del Bumerán se encuentra a unos 5.000 años luz de la Tierra, en la constelación del Centauro. La estrella gigante roja situada en su centro debería encogerse y calentarse, para finalmente ionizar el gas que la rodea y producir una nebulosa planetaria. Las nebulosas planetarias son objetos muy brillantes que se forman cuando las estrellas como nuestro Sol (o un poco más grandes) crecen y se despojan de sus capas superficiales hacia el final de su fusión nuclear. La nebulosa del Bumerán, en este caso, representa las primeras etapas de este proceso, con lo cual es una nebulosa preplanetaria.

Cuando la observaron por primera vez en 1995, los astrónomos se percataron de que estaba absorbiendo la luz del fondo cósmico de microondas, la radiación remanente del Big Bang. Esta radiación es la que determina la temperatura natural del espacio, de apenas 2,725 grados sobre el cero absoluto. Para que absorba dicha radiación, la nebulosa del Bumerán tiene que haber sido más fría que esta débil energía remanente, que lleva más de 13.000 millones de años enfriándose.

Imagen compuesta de la nebulosa del Bumerán, una nebulosa preplanetaria generada por una estrella moribunda. Las observaciones de ALMA (naranja) donde se aprecia el chorro con forma de reloj de arena dentro de un chorro ultrafrío redondeado. El reloj de arena se extiende por más de 3 billones de kilómetros de un extremo a otro (cerca de 21.000 veces la distancia entre el Sol y la Tierra), y es el resultado de una erupción provocada por la estrella central que barre la parte interna del chorro ultrafrío. Este último es cerca de 10 veces más grande. Los datos de ALMA se muestran superpuestos a una imagen del telescopio espacial Hubble (azul). Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); NASA/ESA Hubble; NRAO/AUI/NSF

Las nuevas observaciones de ALMA también permitieron generar una imagen muy representativa de esta nebulosa preplanetaria, donde se aprecia un chorro con forma de reloj de arena dentro de otro chorro ultrafrío redondeado. El reloj de arena se extiende por más de 3 billones de kilómetros de un extremo a otro (cerca de 21.000 veces la distancia entre el Sol y la Tierra), y es el resultado de una erupción provocada por la estrella central, que barre la parte interna del chorro ultrafrío.

Este último es más de 10 veces más grande. A 164 kilómetros por segundo, el material presente en sus extremidades tardó aproximadamente 3.500 años para alcanzar estas distancias tras ser eyectado por la estrella moribunda.

Sin embargo, estas condiciones no durarán mucho, puesto que la nebulosa del Bumerán se está calentando lentamente.

“Vemos este particular objeto en un momento muy especial y breve de su vida”, señala Lars-Åke Nyman, astrónomo del Joint ALMA Observatory, en Santiago de Chile, quien también firma el artículo. “Es posible que estos supercongeladores cósmicos sean bastante comunes en el Universo, pero que solo puedan mantener estas temperaturas extremas durante un período relativamente corto”.

Los estudios de esta investigación se presentaron en un artículo titulado “The coldest place in the Universe: Probing the ultra-cold outflow and dusty disk in the Boomerang Nebula,” (‘El lugar más frío del Universo: estudio del chorro ultrafrío y del disco de polvo de la nebulosa del Bumerán’), de R. Sahai et al., que se publicará en The Astrophysical Journal.

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