Nuevos estudios sobre las nebulosas planetarias

Astrónomos de la Universidad de Rochester anunciaron que estrellas de poca masa e incluso planetas un poco mayores que Júpiter podrían ser responsables de la creación de los objetos más impresionantes del cielo: las nebulosas planetarias.

La noticia es irónica porque el nombre nebulosa "planetaria" ha sido siempre impropio.
La gran equivocación que hasta hoy perdura, se debe a que el astrónomo inglés William Herschel descubre a uno de estos objetos, cuando aún estaba eufórico debido a su reciente hallazgo del planeta Urano en 1781. Al observar al objeto que hoy recibe la denominación de NGC 7009 creyó estar observando a un cuerpo celeste nebuloso "similar en aspecto al planeta Urano" y eso lo empujó a apodarlo como "nebulosa planetaria".
A mediados del siglo XIX, los científicos se dieron cuenta que son, en realidad, grandes nubes de polvo emitidas por estrellas moribundas.

Ahora, los investigadores de Rochester encontraron que planetas o estrellas de poca masa podrían ser responsables de la creación de estas fantásticas nebulosas. Es decir que, de confirmarse, ahora sí el nombre tendría algún sentido.

En un nuevo paper en Astrophysical Journal Letters, así como en papers recientes en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, un equipo de astrónomos liderados por Eric Blackman, estudiaron las consecuencias de una estrella moribunda que posee una compañera orbitando.

Nebulosa M2-9

"Pocos investigadores han explorado cómo algo tan pequeño como una estrella de poca masa, una enana marrón, o incluso un masivo planeta, pueden producir diferentes tipos de nebulosas e incluso cambiar la composición química del polvo alrededor de estas estrellas evolucionadas", dice Blackman.

La mayoría de las estrellas de mediano tamaño, como nuestro Sol, terminarán sus vidas como nebulosas planetarias, dice Blackman. El período dura sólo varias decenas de miles de años - un parpadeo para las estrellas que típicamente viven diez mil millones de años- por lo que son relativamente raras. De las 200 mil millones de estrellas en nuestra galaxia, sólo unas 1500 han sido identificadas en el estadío de nebulosas planetarias.

Mientras una estrella comienza a agotar su combustible, cerca del final de su vida, su núcleo se contrae y su envoltura se expande, para finalmente expulsar las capas exteriores al espacio. Esto produce las distintas y coloridas formas de las nebulosas planetarias.

El equipo de Rocherster exploró el rol de las compañeras de baja masa en dar forma a las nebulosas planetarias, tanto si la compañera está en una gran órbita e interactúa sólo con las partes exteriores del envoltorio de la estrellas, como si la compañera está en una órbita más apretada y tan cerca de la estrella que la compañera es devorada por el envoltorio.

Blackman y sus colegas mostraron que en el primer caso, la gravedad del planeta o estrella compañera comienza a arrastrasr algo de material del envoltorio a su alrededor. El material- esencialmente una fina mezcla de gas y polvo- se comprime en ondas espirales radiante fuera de la estrella central. El gas y polvo se condensan másy más en estas ondas espirales hasta que finalmente un toroide de polvo se forma alrededor de la región media de la estrella probablemente bloqueando la expansión de la envoltura como un cinturón alrededor de un globo que se hincha. Con el tiempo, esa limitada contracción puede conducir a las sorprendentes formas como las que se ven en la Nebulosa Dumbbell.

Nebulosa Dumbbell o Messier 27

"Originalmente sólo queríamos modelar la geometría de la envoltura bajo la influencia de una compañera binaria, pero Richard Edgar descubrió que al quebrarse la onda espiral, liberan la energía reprimida en un estallido de calor, suficiente para fundir el polvo en glóbulos líquidos" dice Blackman. Estos glóbulos se enfrían lentamente lo suficiente para dar a las moléculas tiempo para alinearse en entramados cristalinos. El trabajo sugiere una respuesta al porqué los astrónomos han detectado la desconcertante firma de polvo cristalizado alrededor de estrellas evolucionadas antes de que la nebulosa se forme.

En el caso en que el planeta orbite tan cerca de la estrella hasta ser tragado por la envoltura, un nuevo tipo de modelo se requiere. Los científicos modelaron qué podría ocurrir y encontraron que uno de tres resultados es probable de ocurrir.

Primero, mientras la compañera es devorada por el envoltorio de material, puede acelerar la envoltura tan rápidamente que el material es eyectado, deformando en un largo disco alrededor del ecuador de la estrella.

Una segunda posibilidad es que la compañera acelere la envolutura más suavemente. Esto causa que las regiones interiores de la envoltura gire alrededor de la estrella primaria más rápidamente que el envoltorio exterior. Esta diferencia en la velocidad de rotación, combinada con la convexión del material en la envoltura, estira y amplifica los campos magnéticos de la estrella que podrían actual como un resorte gigante eyectando el material de la envoltura fuera de los polos de la estrella como jets.

El tercer resultado es que la compañera misma podría salir eyectada de los jets de la estrella. Esto ocurriría cuando el planeta o estrella fueran pequeños para eyectar la envoltura antes de caer a su violento destino. La estrella principal con su intensa gravedad haría jirones a la compañera hasta convertirla en un disco de escombros. Este disco turbulento cuyas partes orbitan a diferentes velocidades generaría una dínamo que, nuevamente, arrojaría el material por los polos de la estrella a una tremenda velocidad. El material eyectado incluiría los restos de la compañera.

El equipo está calculando la dinámica de la relación binaria y las características de las dínamos con mayor precisión. Esperan entender mejor cómo estas dínamos podrían facilitar la mezcla y el transporte de diferentes elementos en la nebulosa para ayudar a producir las distintivas firmas químicas que los astrónomos detectan en una nebulosa planetaria.