Una explicación para la simetría de las nebulosas planetarias

Utilizando el telescopio VLT (Very Large Telescope) de ESO, un equipo de astrónomos ha descubierto un par de estrellas que se orbitan la una a la otra en el centro de una de las nebulosas planetarias más emblemáticas. Estos nuevos resultados confirman una teoría sobre la cual se viene debatiendo desde hace mucho tiempo y que plantea qué es lo que controla la espectacular y simétrica apariencia del material lanzado al espacio. Los resultados se publican en la revista Science.

Las nebulosas planetarias son brillantes burbujas de gas alrededor de enanas blancas —estrellas del tipo de nuestro Sol en las etapas finales de sus vidas. Fleming 1 es un hermoso ejemplo con sorprendentes chorros simétricos que tejen enredados patrones curvos. Se encuentra en la constelación austral de Centaurus (El Centauro) y fue descubierta justo hace un siglo por Williamina Fleming, una ama de llaves contratada por el Observatorio de Harvard tras mostrar sus aptitudes para la astronomía.

Los astrónomos llevan mucho tiempo discutiendo sobre cómo se originan estos chorros simétricos, pero no se ha alcanzado ningún consenso. Ahora, un equipo de investigación liderado por Henri Boffin (ESO, Chile) ha combinado nuevas obervaciones de Fleming 1 llevadas a cabo con el telescopio VLT con detallados modelos generados por ordenador para determinar por primera vez cómo surgen esas extrañas formas.

El equipo utilizó el telescopio VLT de ESO para estudiar la luz que proviene de la estrella central. Descubrieron que Fleming 1 parece tener, no una, sino dos enanas blancas en su centro, orbitándose la una a la otra cada 1,2 días. Pese a que ya se habían descubierto estrellas binarias en el corazón de las nebulosas planetarias, los sistemas con dos enanas blancas orbitándose mutuamente son muy poco comunes.

“El origen de las intrincadas y hermosas formas de Fleming 1 y de otros objetos similares ha sido un tema controvertido durante muchas décadas,” afirma Henri Boffin. “Los astrónomos ya habían sugerido la posibilidad de un sistema binario, pero siempre se pensó que, en caso de ser así, las estrellas estarían bastante separadas, con un periodo orbital de decenas de años o incluso más. Gracias a nuestros modelos y observaciones pudimos examinar este inusual sistema con mucho detalle, llegando directos al corazón de la nebulosa, y descubrimos que esta pareja de estrellas se encontraba miles de veces más cerca”.

Cuando las estrellas con una masa de más de ocho veces la del Sol se acercan al final de sus vidas, expulsan sus capas exteriores y empiezan a perder masa. Esto permite que el corazón caliente de la estrella emita radiación con mucha potencia, provocando que esa burbuja de gas en movimiento expulsado hacia el exterior brille en forma de nebulosa planetaria.

Mientras las estrellas son esféricas, muchas de esas nebulosas planetarias son increiblemente complejas, con nudos, filamentos, e intensos chorros de material formando patrones intrincados. Algunas de las nebulosas más espectaculares —incluída Fleming 1— presentan estructuras con simetría de punto. Para esta nebulosa planetaria esto significa que el material parece eyectado desde ambos polos de la región central en chorros con forma de S. Este nuevo estudio muestra que esos patrones de Fleming 1 son el resultado de la interacción de dos estrellas cercanas —el sorprendente canto del cisne de una pareja estelar.

“Este es el caso más completo hasta ahora de una estrella binaria central para el cual las simulaciones han predicho correctamente cómo daba forma a la nebulosa que la rodeaba y con una forma realmente espectacular,” explica el coautor Brent Miszalski, del SAAO y el SALT (Sudáfrica).

La pareja de estrellas situada en el centro de esta nebulosa es vital para explicar su estructura. A medida que las estrellas envejecen, se expanden y, durante parte de este tiempo, una actuó como un vampiro estelar, absorbiendo material de su compañera. Este material fluyó hacia la estrella vampiro, rodeándola con un disco conocido como disco de acreción. Dado que ambas estrellas se orbitaban la una a la otra, ambas interactuaban con este disco y provocaron que se comportara como una peonza en movimiento; un tipo de movimiento denominado precesión. Este movimiento influye en el comportamiento de cualquier material que haya sido empujado hacia fuera a través de los polos del sistema, como si fueran chorros. Este estudio confirma que los discos de acreción con precesión en sistemas binarios causan los sorprendentes patrones simétricos que se observan alrededor de nebulosas planetarias como Fleming 1.

Las profundas imágenes obtenidas por el VLT también han ayudado a descubrir un nudos anillo de material en la zona interior de la nebulosa. Este tipo de anillo de material también se ha encontrado en otras familias de sistemas binarios, y parecen ser una firma reveladora de la presencia de una pareja estelar.

“Nuestros resultados ofrecen una mayor confirmación del papel que juega la interacción entre pares de estrellas para dar forma, e incluso puede que formar, nebulosas planetarias”, concluye Boffin.

Enlace original: Cosmic sprinklers explained