jueves, 8 de enero de 2015

Una mirada sin precedentes a Eta Carinae


Eta Carinae es uno de los sistemas estelares más luminosos y masivos de nuestra galaxia. Es conocido por su sorprendente comportamiento. En el siglo XIX erupcionó dos veces por razones que los científicos todavía no entienden.

Ahora, un estudio a largo plazo dirigido por astrónomos del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, han empleado diferentes instrumentos para producir la imagen más completa de Eta Carinae lograda hasta la fecha, y que revelan características no vistas hasta ahora.  Ted Gull ha sido el científico encargado de dirigir esta investigación.

Situado a unos 7.500 años luz de distancia en la constelación austral de Carina, Eta Carinae se compone de dos estrellas masivas cuyas órbitas excéntricas las acercan cada 5,5 años. Ambas emiten potentes vientos estelares, que envuelve a las propias estrellas, lo que dificulta examinarlas con más detalle. Lo astrónomos creen que la estrella más masiva y fría del sistema posee cerca de 90 veces la masa del Sol y brilla unas 5 millones de veces más. Las propiedades de la estrella más pequeña son todavía más inciertas. Se cree que posee alrededor de 30 masas solares y que emite un millón de veces más luz que nuestro Sol.

En su máximo acercamiento, o periastro, las estrellas se encuentran a 225 millones de kilómetros de distancia. Durante estos acercamientos los astrónomos perciben cambios dramáticos en el sistema. Estos incluyen llamaradas de rayos X, seguidas por una disminución repentina y la eventual recuperación de dicha emisión, o reaparición de estructuras cerca de las estrellas en longitudes de onda específicas.


 Durante los últimos 11 años, los científicos han analizado tres periastros, lo que les ha permitido desarrollar un modelo informático que les ayudó a predecir lo que ocurriría en el siguiente ciclo orbital.

En esta simulación, las estrellas del sistema se muestran como puntos negros. Los colores más claros indican mayores densidades en los vientos estelares producidos por cada estrella. En su máximo acercamiento, el rápido viento de la estrella más pequeña esculpe un túnel en el denso viento de la estrella más grande. Crédito de la imagen: Espacio Goddard de la NASA del Centro de Vuelo / T. Madura

Según este modelo, la interacción de los vientos de las dos estrellas representan muchos de los cambios periódicos observados en el sistema. Los vientos de cada estrella tienen propiedades marcadamente diferentes. La estrella más fría, la primaria, posee vientos más lentos que la más caliente. Alcanzan una velocidad de 1 millón de kilómetros por hora y son especialmente densos, emitiendo cada mil años una masa equivalente a la de nuestro Sol. Por el contrario, el viento de la estrella compañera transporta cerca de 100 veces menos material, pero viaja unas seis veces más rápido. Este viento más ligero excava una cavidad en espiral en el denso flujo de la estrella primaria.

Los científicos emplearon diferentes instrumentos para poder visualizar el sistema en diferentes longitudes de onda. Cada una de estas franjas observadas revelaban distintas características que, en conjunto, han ayudado a modelar el sistema. Por ejemplo, el estudio de los rayos X nos ofrece información de las ondas de choque creadas por la colisión de los vientos estelares de las estrellas. Y las emisiones de helio, nos dan pistas sobre los vientos de la estrella primaria.

En julio de 2014 se produjo un nuevo acercamiento de las estrellas. La emisión de helio detectada fue casi idéntica a la del periastro anterior ocurrido en 2009, lo que sugiere que el viento emitido por la estrella primaria ha sido constante, y que el viento de la estrella compañera es el responsable de las llamaradas de rayos X.

Los científicos también estudiaron con detalle estructuras tenues cercanas a las estrellas para mapear una región cercana del sistema binario nunca antes vista. Se han analizado 41 lugares diferentes que se extienden una distancia equivalente en el sistema a 4.600 veces la distancia media Tierra-Sol. Las imágenes resultantes revelaron que la emisión de hierro doblemente ionizado proviene de una estructura gaseosa compleja de casi una décima parte de un año luz de diámetro. Con cada aproximación cercana, se forma una cavidad espiral en el viento de la estrella más grande que luego se expande hacia el exterior junto con él a una velocidad de 1,6 millones de km / h. Estas cáscaras de gas persisten durante miles de veces la distancia entre la Tierra y el Sol. Los científicos, estudiando estas cáscaras de gas, pueden obtener información sobre lo que ocurrió en el sistema en el pasado.

En la década de 1840 se produjo una gran erupción en Eta Carinae que generó la Nebulosa del Homúnculo, fotografiada aquí por Hubble. La nube posee la suficiente masa como para realizar diez copias de nuestro Sol. Los astrónomos todavía no saben por qué se produjo esta erupción. Crédito de la imagen: NASA, ESA, y el equipo de Hubble SM4 ERO
Cuando las estrellas se acercan, la compañera se sumerge en la parte más gruesa del viento de la primaria, que absorbe la luz UV y evita que la radiación llegue a las cáscaras de gas distantes. Sin esta energía para excitar este gas, el hierro doblemente ionizado deja de emitir luz y la estructura con forma de  cangrejo desaparece en esta longitud de onda. Una vez que la compañera se balancea alrededor de la primaria y borra el viento más denso, los escapes de luz UV, re-energizan los átomos de hierro en las cáscaras de gas formándose de nuevo estas estructuras que recuerdan a un cangrejo.

 Las estrellas masivas de Eta Carinae terminarán algún día sus vidas en forma de supernovas. La forma en la que exploten se verá determinada por la cantidad de materia que pierdan a través de vientos estelares o erupciones, a lo largo de sus vidas.

En febrero de 2020 se producirá un nuevo periastro, que servirá para probar si este modelo es válido para predecir el futuro de este sistema.



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