Investigadores del Observatorio Astronómico hallaron siete estrellas enanas blancas dentro de nebulosas planetarias

Novedades on 28 Apr , 2020

Son estrellas muy difíciles de detectar, al punto que en la actualidad solo se conocen 30 de este tipo, entre las más de 250 mil millones de estrellas que componen la Vía Láctea, la galaxia donde se encuentra nuestro sistema solar. La investigación demandó dos años y los resultados no se corresponden exactamente con las predicciones de los modelos de evolución estelar.

En las etapas finales de sus vidas, cuando ya agotaron el combustible que alimenta las reacciones nucleares en su interior, la mayoría de las estrellas como nuestro Sol se convierten en enanas blancas.

En ese momento, son objetos increíblemente densos: en la Tierra, una cucharadita de su materia pesaría tanto como un camión de cinco toneladas y media o una ballena Franca bebé. Y aunque generalmente poseen una masa similar a la del Sol, su tamaño es cien veces menor.

Las enanas blancas se caracterizan por emitir un color azul blanquecino muy peculiar. Si bien esto permite diferenciarlas de otras estrellas, su brillo es tan débil y son tan pequeñas que resulta muy difícil observarlas. Tanto es así que hasta el presente solamente se detectaron 30 de ellas ( núcleos de nebulosas planetarias), entre las más de 250 millones de estrellas que posee la Vía Láctea.

“Hay modelos en la actualidad que explican cómo es la vida de una estrella, pero que mantienen abiertos numerosos interrogantes. Para responderlos debemos realizar más observaciones, fundamentalmente usando espectroscopía. El problema es que las estrellas son muchas, y hay que elegir cuáles observar”, explica Walter Weidmann astrónomo del Observatorio Astronómico de Córdoba (OAC) y uno de los autores del reciente descubrimiento.

Los modelos existentes predicen que estrellas cuya masa es entre 0,8 y 8 veces la del Sol terminarán sus días como una nebulosa planetaria (NP), tras expulsar sus capas de gas más externas.

“Es como si se desprendiera de su piel y nos permitiese mirar su interior. Esto demora varios cientos de años y lo que queda es una enana blanca, una estrellita muy caliente envuelta por una nebulosa en expansión. Esta ‘nebulosa planetaria’ será visible unos 20 mil años, que en términos de la vida de una estrella es un lapso de tiempo insignificante” explica Weidmann.

Como las enanas blancas son objetos muy débiles y pequeños, se necesitan telescopios muy potentes para observarlas. En Argentina, pocos instrumentos reúnen estas características. Pero nuestro país integra un consorcio internacional que cuenta con dos telescopios gemelos, de ocho metros de diámetro, denominados Gémini, uno ubicado en Chile y otro en Hawaii, Estados Unidos.

Argentina puede utilizarlos aproximadamente 80 horas al año, lo cual resulta insuficiente para las múltiples investigaciones en curso. “Para obtener tiempo de observación, armamos una propuesta que compitió con otras y finalmente –en el lapso de dos años– logramos observar completamente siete objetos previamente seleccionados”, explica Weidmann.

El objetivo del trabajo era encontrar y clasificar nuevas enanas blancas. Para ello el trabajo de los astrónomos se dividió en dos etapas. La primera estuvo abocada a reducir la zona de búsqueda; la segunda a realizar observaciones con la técnica espectroscópica y catalogar las estrellas halladas.

En la primera fase de la investigación, seleccionaron 20 nebulosas planetarias. Eligieron la más grandes y débiles, ya que ambas condiciones permiten inferir que se tratan de objetos más viejos. “Si bien este criterio no es totalmente correcto, es el que decidimos aplicar. Luego había que determinar cuáles –de las decenas de estrellas que se encuentran en estas NP– era posibles candidatas a ser enanas blancas” explica Wiedmann.

Utilizando trabajos previos que apuntan al color blanquecino como una característica distintiva de este tipo de estrellas, los investigadores del OAC, seleccionaron así siete candidatas, que luego fotografiaron con los telescopios Gémini.

Nebulosa planetaria 302.1+00.3
Detalle de la estrella enana blanca, hallada en la nebulosa planetaria 302.1+00.3. Fotografía gentileza del equipo de investigación.

Debido a que la manera inequívoca de identificar las enanas blancas es a través de su espectro, en la segunda etapa del trabajo los astrónomos volvieron a observar con los telescopios, pero esta vez utilizando la espectroscopia, que les permite “mirar” a las estrellas muy distantes y tenues en la banda infrarroja del espectro (que resulta invisible al ojo humano).

Basado en los conocimientos de espectroscopía y distintos modelos, el trabajo de selección del equipo de astrónomos rindió sus frutos: los siete objetos estelares observados resultaron ser enanas blancas. “Pudimos determinar su temperatura, su gravedad superficial y comparar los valores obtenidos con los predicho por los modelos de evolución estelar. Cuatro de ellas son ricas en hidrógeno”, apunta Wiedmann.

Como los datos obtenidos no se ajustan perfectamente a lo predicho por los modelos astronómicos, el futuro de la investigación tiene ahora dos caminos: o se deberán ajustar los modelos de evolución estelar o habrá que refinar los modelos para determinar temperatura y gravedad de estas estrellas.

Independientemente de cuál se transite, esa bifurcación es un ejemplo de cómo se construye el conocimiento: observando, creando modelos que reproducen teóricamente lo que se visualiza y volviendo a observar.

“Imagínense cuántos primates habrá observado Darwin –y los numerosos biólogos posteriores– para formular la teoría de la evolución humana. Pues con solo 30 enanas blancas conocidas es muy difícil sustentar un modelo evolutivo para la estrellas”, concluye Weidmann.Técnica de espectroscopía astronómica

Técnica de espectroscopía astronómica

Si bien durante muchos años el sustento de la astronomía fue la observación, fueron los telescopios los que le dieron un gran impulso. Antes de su irrupción, era una disciplina meramente contemplativa. Con el desarrollo de nuevas tecnologías y el avance de los descubrimientos, surgió la espectroscopía, una técnica que dio origen a lo que hoy se conoce como astrofísica. Esta nueva técnica permitió observar la radiación electromagnética que emana de las estrellas y otros objetos en el universo, de manera que posibilita conocer las propiedades químicas de estrellas pocos visibles o galaxias muy lejanas.

La Publicación

Hunting Young White Dwarfs at the Center of Planetary Nebulae, publicado en The Astrophysical Journal, Volume 882 Autores | Javier Ahumada (OAC-UNC), Walter Weidmann (OAC –UNC- Conicet), Marcelo Miller Bertolami (Instituto de Astrofísica La Plata – Universidad Nacional de La Plata – Conicet) y Leila Saker (OAC-UNC).

Puede ver este artículo en la agencia de noticias científicas de la UNC