La hermosa nebulosa y su violenta historia: un choque de estrellas resuelve un misterio estelar
11 de Abril de 2024
Este equipo de astrónomos y astrónomas se llevó una sorpresa al observar un par estelar en el corazón de una impresionante nube de gas y polvo. Los pares de estrellas suelen ser muy similares, como los gemelos, pero en HD 148937 una de las estrellas parece más joven y, a diferencia de su compañera, es magnética. Nuevos datos del Observatorio Europeo Austral (ESO) sugieren que originalmente el sistema estaba formado por tres estrellas, hasta que dos de ellas chocaron y se fusionaron. Este evento violento creó la nube circundante y alteró para siempre el destino del sistema.
"Al hacer una lectura de fondo, me llamó la atención lo especial que parecía este sistema", declara Abigail Frost, astrónoma de ESO en Chile y autora principal del estudio publicado hoy en Science. El sistema, HD 148937, se encuentra a unos 3.800 años luz de distancia de la Tierra en dirección a la constelación de Norma. Está formado por dos estrellas mucho más masivas que el Sol y están rodeadas por una hermosa nebulosa, una nube de gas y polvo. "Una nebulosa que rodea a dos estrellas masivas es una rareza, y realmente nos hizo sentir que en este sistema debió suceder algo impresionante. Al estudiar los datos, la sorpresa fue aún mayor".
"Tras un detallado análisis, pudimos determinar que la estrella más masiva parece mucho más joven que su compañera, lo que no tiene ningún sentido, ya que deberían haberse formado al mismo tiempo", afirma Frost. La diferencia de edad (una estrella parece ser al menos 1,5 millones de años más joven que la otra) sugiere que algo debe haber rejuvenecido a la estrella más masiva.
Otra pieza del rompecabezas es la nebulosa que rodea a las estrellas, conocida como NGC 6164/6165. Tiene 7500 años de edad, es decir, es cientos de veces más joven que ambas estrellas. La nebulosa también muestra cantidades muy altas de nitrógeno, carbono y oxígeno. Esto es sorprendente, ya que, normalmente, se espera que estos elementos estén en las profundidades del interior de una estrella, no en el exterior: es como si algún evento violento los hubiera liberado.
Para desentrañar el misterio, el equipo reunió nueve años de datos de los instrumentos PIONIER y GRAVITY, ambos instalados en el Interferómetro del Very Large Telescope (VLTI) de ESO, ubicado en el desierto de Atacama, en Chile. También utilizaron datos de archivo del instrumento FEROS, instalado en el Observatorio La Silla de ESO.
"Creemos que, originalmente, este sistema tenía al menos tres estrellas; dos de ellas tenían que estar muy cerca la una de la otra en algún punto de la órbita, mientras que la tercera estrella estaba mucho más lejos", explica Hugues Sana, profesor de la Universidad Católica de Lovaina (Bélgica) e investigador principal de las observaciones. "Las dos estrellas interiores se fusionaron de una manera violenta, creando una estrella magnética y arrojando algo de material, a partir del cual se creó la nebulosa. La estrella más distante formó una nueva órbita con la estrella recién fusionada, ahora magnética, creando el sistema binario que vemos hoy en el centro de la nebulosa".
"La idea de la fusión ya rondaba por mi cabeza en 2017, cuando estudié las observaciones de nebulosas obtenidas con el telescopio espacial Herschel de la Agencia Espacial Europea", añade el coautor Laurent Mahy, actualmente investigador principal del Real Observatorio de Bélgica. "Encontrar una discrepancia de edad entre las estrellas sugiere que este escenario es el más plausible y hemos podido demostrarlo gracias a los nuevos datos de ESO".
Este escenario también explica por qué una de las estrellas del sistema es magnética y la otra no, otra característica peculiar de HD 148937 detectada en los datos del VLTI.
Al mismo tiempo, ayuda a resolver un antiguo misterio astronómico: cómo obtienen sus campos magnéticos las estrellas masivas. Los campos magnéticos son una característica común de las estrellas de baja masa como nuestro Sol, pero las estrellas más masivas no pueden sostener campos magnéticos de la misma manera. Pese a ello, algunas estrellas masivas, son magnéticas.
La comunidad astronómica sospechó durante algún tiempo que las estrellas masivas podrían adquirir campos magnéticos tras la fusión de dos estrellas. Pero esta es la primera vez que se encuentra una evidencia tan directa de que esto sucede. En el caso de HD 148937, la fusión debe haber ocurrido recientemente. "No se espera que el magnetismo en las estrellas masivas dure mucho tiempo en comparación con la vida de la estrella, por lo que parece que hemos observado este raro evento muy poco después de que sucediera", agrega Frost.
El Extremely Large Telescope (ELT) de ESO, actualmente en construcción en el desierto chileno de Atacama, permitirá a la comunidad científica averiguar con más detalle lo que sucedió en el sistema, y tal vez revelar aún más sorpresas.
Información adicional
Esta investigación se ha presentado en un artículo entitled “A magnetic massive star has experienced a stellar merger”, que aparece en la revista Science (www.science.org/doi/10.1126/science.adg7700). El artículo se publicará en la versión impresa de Science el viernes 12 de abril de 2024 y se publicará en línea a las 14:00 hora del este de EE. UU. el jueves 11 de abril de 2024 (20:00 CEST). Para obtener la versión final del documento embargado, consulte en este enlace https://www.eurekalert.org/press/scipak/ o póngase en contacto con scipak@aaas.org mientras dure el embargo.
Ha recibido financiación del Consejo Europeo de Investigación (ERC) en el marco del programa de investigación e innovación Horizonte 2020 de la Unión Europea (acuerdo de subvención número 772225: MULTIPLES; IP: Hugues Sana).
El equipo está formado por A. J. Frost (Observatorio Europeo Austral, Santiago, Chile [ESO Chile] e Instituto de Astronomía, Universidad Católica de Lovaina, Bélgica [KU Leuven]); H. Sana (KU Leuven); L. Mahy (Real Observatorio de Bélgica y KU Leuven); G. Wade (Departamento de Física & Ciencias Espaciales, Real Escuela Militar de Canadá, Canadá [RMC Space Science]); J. Barron (Departamento de Física, Ingeniería & Astronomía, Universidad de Queens, Canadá y RMC Space Science); J.-B. Le Bouquin (Universidad de Grenoble Alpes, Centro Nacional de Investigaciones Científicas, Instituto de Planetología y Astrofísica de Grenoble, Francia); A. Mérand (Observatorio Europeo Austral, Garching, Alemania [ESO]); F. R. N. Schneider (Instituto de Estudios Teóricos de Heidelberger, Alemania, e Instituto de Cálculo Astronómico, Centro de Astronomía de la Universidad de Heidelberg, Alemania); T. Shenar (Escuela de Física y Astronomía, Universidad de Tel Aviv, Israel, y KU Leuven); R. H. Barbá (Departamento de Física y Astronomía, Universidad de La Serena, Chile); D. M. Bowman (Escuela de Matemáticas, Estadística y Física, Universidad de Newcastle, Reino Unido, y KU Leuven); M. Fabry (KU Leuven), A. Farhang (Escuela de Astronomía, Instituto de Investigación en Ciencias Fundamentales, Irán); P. Marchant (KU Leuven); N. I. Morrell (Observatorio Las campanas, Observatorios Carnegie, Chile); y J. V. Smoker (ESO Chile y Centro de Tecnología Astronómica de Reino Unido; Real Observatorio, Reino Unido).
El Observatorio Europeo Austral (ESO) pone a disposición de la comunidad científica mundial los medios necesarios para desvelar los secretos del Universo en beneficio de todos. Diseñamos, construimos y operamos observatorios de vanguardia basados en tierra -utilizados por la comunidad astronómica para abordar preguntas emocionantes y difundir la fascinación por la astronomía- y promovemos la colaboración internacional en astronomía. Establecida como organización intergubernamental en 1962, hoy ESO cuenta con el apoyo de 16 Estados Miembros (Alemania, Austria, Bélgica, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Irlanda, Italia, Países Bajos, Polonia, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza), junto con Chile, país anfitrión, y con Australia como socio estratégico. La sede de ESO y su planetario y centro de visitantes, el ESO Supernova, se encuentran cerca de Múnich (Alemania), mientras que el desierto chileno de Atacama, un lugar maravilloso con condiciones únicas para observar el cielo, alberga nuestros telescopios. ESO opera tres sitios de observación: La Silla, Paranal y Chajnantor. En Paranal, ESO opera el Very Large Telescope junto con su interferómetro VLTI (Very Large Telescope Interferometer), y telescopios de rastreo como VISTA. También en Paranal, ESO albergará y operará el Cherenkov Telescope Array South, el observatorio de rayos gamma más grande y sensible del mundo. En Chajnantor, junto con socios internacionales, ESO opera ALMA, una instalación que observa los cielos en el rango milimétrico y submilimétrico. En Cerro Armazones, cerca de Paranal, estamos construyendo "el ojo más grande del mundo para mirar el cielo": el Telescopio Extremadamente Grande de ESO (ELT, Extremely Large Telescope). Desde nuestras oficinas en Santiago (Chile), apoyamos el desarrollo de nuestras operaciones en el país y nos comprometemos con los socios chilenos y con la sociedad chilena.
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