Una dieta baja en sodio, clave para la longevidad de las estrellas

El cúmulo globular de estrellas NGC 6752. Crédito: ESO

Los astrónomos esperarían que estrellas como el Sol expulsasen la mayor parte de sus atmósferas al espacio durante la fase final de sus vidas. Pero nuevas observaciones de un enorme cúmulo estelar llevadas a cabo con el telescopio VLT (Very Large Telescope) de ESO han demostrado — contra todo pronóstico — que la mayor parte de las estrellas estudiadas sencillamente nunca alcanza esa fase. El equipo internacional ha descubierto que la mejor forma de predecir cómo acaban sus vidas es conociendo la cantidad de sodio de las estrellas.

Durante mucho tiempo se pensó que la forma en que evolucionan y mueren las estrellas era un campo bien comprendido. Detallados modelos predecían que las estrellas con una masa similar a la del Sol tendrían un periodo, hacia el final de sus vidas  — denominado de rama gigante asintótica o AGB [1] — en el que pasaría por una explosión final del núcleo y gran parte de su masa sería expulsada en forma de gas y polvo hacia el exterior.

Este material expelido [2] forma después nuevas generaciones de estrellas y este ciclo de pérdida de masa y renacimiento es vital para explicar la evolución química del universo. Este proceso es a su vez el que proporciona el material requerido para la formación de planetas — e incluso los ingredientes para la vida orgánica.

Pero cuando el experto australiano en teoría estelar Simon Campbell, del Centro de Astrofísica de la Universidad de Monash (Melbourne) revisó antiguos artículos, encontró abrumadoras evidencias que sugerían que algunas estrellas se saltaban estas reglas y obviaban por completo esta fase. Nos cuenta la historia:

“Para un científico que trabaja con modelos estelares ¡esta sugerencia era una locura! Según nuestros modelos, todas las estrellas pasan por la fase AGB. Revisé de nuevo todos los estudios antiguos, y descubrí que no había sido investigado adecuadamente. Decidí investigar por mi cuenta, a pesar de tener muy poca experiencia observacional”.

Campbell y su equipo utilizaron el telescopio VLT (Very Large Telescope) de ESO para estudiar con mucho cuidado la luz proveniente de las estrellas ubicadas en el cúmulo globular de estrellas NGC 6752, en la constelación austral del Pavo. Esta inmensa bola de estrellas viejas contiene tanto estrellas de primera generación como estrellas de segunda generación que se formaron más tarde [3]. Las dos generaciones pueden distinguirse por la cantidad de sodio que contienen — los datos de alta calidad obtenidos por el VLT permiten hacer estas medidas.

“FLAMES, el espectrógrafo multiobjeto de alta resolución del VLT, era el único  instrumento que podía permitirnos obtener datos de tan alta calidad para 130 estrellas al mismo tiempo. Y nos permitió observar gran parte del cúmulo globular de una vez”, añade Campbell.

Los resultados fueron sorprendentes — todas las estrellas AGB del estudio eran de primera generación, con bajos niveles de sodio, y ninguna de las de segunda generación, con mayor cantidad de sodio, había pasado por la fase de estrella AGB. Un 70% de las estrellas no había pasado por la fase final de pérdida de masa y quemado del núcleo [4] [5].

“Parece que las estrellas necesitan tener una “dieta” baja en sodio para alcanzar la fase de AGB en su edad anciana. Estas observaciones son importantes por varios motivos. Estas estrellas son las más brillantes de los cúmulos globulares — por tanto habrá un  70% menos de estrellas brillantes de lo que predice la teoría. ¡Esto también significa que nuestros modelos de estrellas están incompletos y deben ser revisados!”, concluye Campbell.

El equipo espera encontrar resultados parecidos para otros cúmulos de estrellas y tienen previsto llevar a cabo más observaciones.

Notas

[1] Las estrellas AGB reciben este extraño nombre debido a su posición en el diagrama de Hertzsprung Russell, un gráfico que muestra el brillo de las estrellas frente a su color.

[2] Durante un corto periodo de tiempo este material eyectado se ilumina debido a la fuerte radiación ultravioleta procedente de la estrella y crea una nebulosa planetaria (ver, por ejemplo, eso1317).

[3] Pese a que la mayor parte de las estrellas de un cúmulo globular se formaron al mismo tiempo, ahora sabemos que estos sistemas no son tan simples como se pensaba. Normalmente contienen dos o más poblaciones de estrellas con diferentes cantidades de elementos químicos ligeros como carbono, nitrógeno y — crucial para este nuevo estudio  — sodio.

[4] Se cree que las estrellas que se han saltado la fase de AGB evolucionarán directamente a estrellas enanas blancas de helio y se irán enfriando gradualmente a lo largo de miles de millones de años.

[5] No se cree que el sodio por sí mismo sea la causa de este comportamiento diferente, pero debe estar fuertemente ligado a la causa que subyace — la cual sigue siendo un misterio.

Enlaces

• Artículo científico
• Fotos del VLT
• Imágenes de ESO de nebulosas planetarias

Nota de prensa publicada en el portal del Observatorio Europeo Austral (ESO).