Nebulosa planetaria

Nebulosa planetaria K4-37

Rebobinando la evolución estelar: los últimos 400.000 años de pérdida de masa de una estrella

El estudio de K4-37, una nebulosa planetaria que nunca se había estudiado en detalle, permite trazar la historia desde sus últimas fases hasta su fin como estrella. La investigación emplea datos del Observatorio de Calar Alto y del de San Pedro Mártir (México)

Las nebulosas planetarias constituyen la última fase en la evolución de las estrellas con una masa inicial de entre 0,8 y 8 masas solares, y aparecen como una estrella central compacta (los restos de la estrella progenitora) rodeada de una envoltura brillante de gas en expansión, producto de la fase anterior de gigante roja durante la que la estrella expulsa sus capas externas. En unas decenas de miles de años las planetarias se dispersan en el medio interestelar y, aunque a día de hoy se conocen más de tres mil quinientas, la carencia de observaciones adecuadas de muchas de ellas impide situarlas en un contexto evolutivo general. El estudio de K4-37, una de estas planetarias aún no observadas, ha aportado nuevas pistas hacia ese contexto.

UNA NEBULOSA CON VARIOS EJES Y UNA VIEJA ENVOLTURA DE POLVO

Las nuevas imágenes muestran la configuración que ya se conocía, en la que destacan un toroide ecuatorial y dos lóbulos bipolares (una estructura típica en muchas planetarias). Además, las imágenes revelan distorsiones en los lóbulos y, a partir de la reconstrucción de la estructura tridimensional de la nebulosa, ha podido determinarse que el toroide central y los lóbulos no son perpendiculares entre sí, sino que su proyección en el cielo hace que se observen como tales.

Los investigadores han logrado, además, recabar información sobre la estrella progenitora de la nebulosa planetaria, que se halla a unos 45.700 años luz de distancia. Mediante el estudio de las abundancias de ciertos elementos químicos presentes en K4-37, que son el resultado de las reacciones nucleares que tuvieron lugar en la estrella a lo largo de su vida y que están estrechamente relacionados con su masa inicial, se ha establecido que la estrella progenitora tenía una masa inicial de entre cuatro y seis masas solares. Igualmente, se ha calculado el tamaño de la nebulosa en el rango óptico, unos 2,3 x 0,8 años luz.

El análisis de las imágenes de la nebulosa en el catálogo del satélite WISE, que observa en el infrarrojo, reveló otro detalle inesperado. ” La nebulosa se halla rodeada por un enorme envoltura elíptica de polvo, de unos 43 x 26 años luz de tamaño, con una edad de unos 430.000 años. Si la edad de la nebulosa en el óptico marca, aproximadamente, el momento en el que la estrella central entró en la fase de nebulosa planetaria, la envoltura elíptica corresponde a la etapa previa de gigante roja, en la que tiene lugar una gran pérdida de masa”, indica Miranda (IAA-CSIC).

Este tipo de envolturas de polvo se han observado en estrellas muy evolucionadas, como resultado de la interacción entre el gas expulsado en las últimas fases y el medio interestelar. Sin embargo, se trata de la primera vez que esta estructura se detecta en una nebulosa planetaria envejecida y, además de mostrar un tamaño muy superior a las conocidas, su forma elíptica resulta poco compatible con la forma esférica en la que se espera se produzca la eyección de material en las gigantes rojas. Los investigadores sugieren que esa forma elíptica podría deberse a la interacción con el campo magnético interestelar o a la existencia de una estrella compañera.

“Existe un gran contraste entre la sencilla forma de la envoltura elíptica y la compleja estructura de la nebulosa. Esto apunta a que, justo en el periodo anterior a la entrada en la fase de nebulosa planetaria o durante la misma, se produjo un cambio fundamental en algunas de las propiedades de la estrella que generó esas distintas morfologías. Curiosamente, la estrella central del K4-37 aún no ha podido detectarse, y puede que se trate de una estrella binaria, lo que explicaría la complejidad de la nebulosa”, concluye Luis Miranda (IAA-CSIC).

Fuente: La investigación ha sido fruto de una colaboración entre el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), el Instituto de Astronomía-UNAM (México) y la Universidad de Sonora (México).

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