La nebulosa planetaria Fleming 1 vista por el telescopio VLT (Very Large Telescope) de ESO. Foto: ESO.
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 el día 9 de noviembre de 2012 en la revista Science.
Las nebulosas planetarias son brillantes burbujas de gas alrededor de enanas blancas, que son estrellas tipo Sol en las etapas finales de sus vidas. Fleming 1 es un hermoso ejemplo con sorprendentes chorros simétricos (eyecciones de gas en rápido movimiento impulsados desde el corazón de las nebulosas planetarias) 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, un 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 observaciones de Fleming 1 llevadas a cabo con el telescopio VLT con detallados modelos hechos por ordenador para determinar por primera vez cómo surgen esas extrañas formas.
Dos estrellas enanas
El equipo utilizó el telescopio VLT de ESO para estudiar la luz que viene 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 una estrella binaria, pero siempre se pensó que, en caso de serlo, 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 esta pareja de estrellas que 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 increíblemente 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 (el tipo de simetría mostrada por las figuras de los naipes de una baraja convencional de cartas).
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 el día 9 de noviembre de 2012 en la revista Science.
Las nebulosas planetarias son brillantes burbujas de gas alrededor de enanas blancas, que son estrellas tipo Sol en las etapas finales de sus vidas. Fleming 1 es un hermoso ejemplo con sorprendentes chorros simétricos (eyecciones de gas en rápido movimiento impulsados desde el corazón de las nebulosas planetarias) 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, un 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 observaciones de Fleming 1 llevadas a cabo con el telescopio VLT con detallados modelos hechos por ordenador para determinar por primera vez cómo surgen esas extrañas formas.
Dos estrellas enanas
El equipo utilizó el telescopio VLT de ESO para estudiar la luz que viene 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 una estrella binaria, pero siempre se pensó que, en caso de serlo, 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 esta pareja de estrellas que 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 increíblemente 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 (el tipo de simetría mostrada por las figuras de los naipes de una baraja convencional de cartas).
Canto del cisne
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.
Este tipo de discos de acreción se forma cuando el chorro de material que escapa de una estrella supera un cierto límite, conocido como el Lóbulo de Roche. Dentro de este lóbulo, toda la materia cae sobre su estrella anfitriona por la gravedad y no puede escapar. Cuando este lóbulo se llena y se exceden el límite, la masa se aleja de la estrella y se transfiere a un cuerpo cercano, por ejemplo, la segunda estrella de un sistema binario, formando un disco de acreción.
Dado que ambas estrellas se orbitaban la una a la otra, ambas interactuaban con este disco de acreción 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 nudoso 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.
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.
Este tipo de discos de acreción se forma cuando el chorro de material que escapa de una estrella supera un cierto límite, conocido como el Lóbulo de Roche. Dentro de este lóbulo, toda la materia cae sobre su estrella anfitriona por la gravedad y no puede escapar. Cuando este lóbulo se llena y se exceden el límite, la masa se aleja de la estrella y se transfiere a un cuerpo cercano, por ejemplo, la segunda estrella de un sistema binario, formando un disco de acreción.
Dado que ambas estrellas se orbitaban la una a la otra, ambas interactuaban con este disco de acreción 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 nudoso 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.
Referencia
Henri M. J. Boffin, Brent Miszalski, Thomas Rauch, David Jones, Romano L. M. Corradi, Ralf Napiwotzki, Avril C. Day-Jones, Joachim Köppen. An Interacting Binary System Powers Precessing Outflows of an Evolved Star. Science 9 November 2012: Vol. 338 no. 6108 pp. 773-775. DOI: 10.1126/science.1225386.
Henri M. J. Boffin, Brent Miszalski, Thomas Rauch, David Jones, Romano L. M. Corradi, Ralf Napiwotzki, Avril C. Day-Jones, Joachim Köppen. An Interacting Binary System Powers Precessing Outflows of an Evolved Star. Science 9 November 2012: Vol. 338 no. 6108 pp. 773-775. DOI: 10.1126/science.1225386.