Nuevas moléculas alrededor de viejas estrellas
Gracias al observatorio espacial Herschel de la ESA, los astrónomos han descubierto la presencia de una molécula fundamental para la formación del agua entre las brasas que dejan las estrellas como nuestro Sol en las últimas fases de su vida.
Cuando las estrellas de baja a media masa como nuestro Sol se acercan al final de sus vidas se convierten en enanas blancas, de mayor densidad. En este proceso se desprenden de sus capas de polvo y gas más externas, creando complejos patrones caleidoscópicos conocidos como nebulosas planetarias.
Estas estructuras no tienen nada que ver con los planetas, pero fueron bautizadas así a finales del siglo XVIII por el astrónomo William Herschel, ya que a través de su telescopio se veían como difusos objetos circulares, parecidos a los planetas de nuestro Sistema Solar.
Algo más de dos siglos más tarde, el observatorio espacial Herschel, tocayo de William Herschel, ha realizado un sorprendente descubrimiento al estudiar las nebulosas planetarias.
El canto del cisne de las estrellas que dan lugar a las nebulosas planetarias, al igual que las dramáticas explosiones de supernova de las estrellas más pesadas, también enriquecen el medio interestelar local con elementos a partir de los que se formarán las siguientes generaciones de estrellas.
Si bien las supernovas son capaces de forjar los elementos más pesados, las nebulosas planetarias contienen una gran proporción de ‘elementos de la vida’, como el carbono, el nitrógeno o el oxígeno, formados por fusión nuclear en la estrella moribunda.
Las estrellas como nuestro Sol queman hidrógeno de forma ininterrumpida durante miles de millones de años. Cuando se les empieza a terminar el combustible se hinchan hasta convertirse en gigantes rojas, un cuerpo inestable que empezará a expulsar sus capas más externas para formar una nebulosa planetaria.
Los restos del núcleo de la estrella se transforman en una enana blanca a gran temperatura, que baña su entorno con radiación ultravioleta.
Esta radiación tan intensa podría destruir las moléculas que habían sido expulsadas por la estrella en la fase anterior, y que ahora se encontrarían ligadas a los grumos o anillos de material que se pueden distinguir en la periferia de las nebulosas planetarias.
También se pensaba que esta radiación impediría la formación de nuevas moléculas en esta región.
Sin embargo, dos estudios independientes basados en las observaciones realizadas con Herschel han descubierto que una molécula fundamental para la formación del agua parece disfrutar de las condiciones de este entorno tan hostil, e incluso podría depender de ellas para formarse. Esta molécula, conocida como OH+, está formada por un átomo de oxígeno y uno de hidrógeno y tiene carga positiva.
En el estudio dirigido por la Dra. Isabel Alemán de la Universidad de Leiden, Países Bajos, se analizaron 11 nebulosas planetarias y esta molécula se detectó en tres de ellas.
Estas tres nebulosas tienen en común que albergan a las estrellas más calientes, cuyas temperaturas superan los 100.000 °C.
“Pensamos que la clave se encuentra en la presencia de densos grumos de polvo y gas, iluminados por la radiación ultravioleta y por los rayos X emitidos por la estrella central”, explica Isabel.
“Esta radiación de alta energía desencadena reacciones químicas en el seno de los grumos, dando lugar a la formación de la molécula OH+”
En paralelo, otro estudio dirigido por la Dra. Mireya Etxaluze del Instituto de Ciencia de los Materiales de Madrid, España, se centró en la Nebulosa de la Hélice, una de las nebulosas planetarias más cercanas a nuestro Sistema Solar, a una distancia de 700 años luz.
La estrella central de esta nebulosa planetaria tiene la mitad de masa que nuestro Sol pero una temperatura muy superior, rozando los 120.000 °C. Las capas expulsadas por la estrella recuerdan a un ojo humano en las imágenes ópticas, y contienen una rica variedad de moléculas.
Herschel estudió la distribución de esta molécula tan especial a través de la Nebulosa de la Hélice, y descubrió que es más abundante en aquellas regiones en las que las moléculas de monóxido de carbono, también producidas por la estrella, son más propensas a ser destruidas por la intensa radiación ultravioleta.
En cuanto los átomos de oxígeno han sido liberados de la molécula de monóxido de carbono vuelven a estar disponibles para formar las nuevas moléculas de oxígeno-hidrógeno, lo que refuerza la hipótesis de que la radiación ultravioleta fomenta su formación.
Estos dos estudios son los primeros en identificar esta molécula fundamental para la formación del agua en las nebulosas planetarias, aunque todavía faltaría por determinar si estas condiciones tan hostiles permitirían la formación de una molécula de agua completa.
“La proximidad de la Nebulosa de la Hélice significa que tenemos un laboratorio natural en nuestro vecindario cósmico en el que podemos estudiar en detalle la química de estos objetos y el papel que juegan en el proceso de reciclaje de moléculas a través del medio interestelar”, explica Etxaluze.
“Herschel ha seguido las huellas del agua a través del Universo, desde las nubes de formación de estrellas hasta el cinturón de asteroides en nuestro propio Sistema Solar”, explica Göran Pilbratt, científico del proyecto Herschel para la ESA.
“Ahora hemos descubierto que las estrellas como nuestro Sol podrían estar ayudando a formar agua en el Universo, incluso durante sus últimos estertores”.
Nota a los Editores
“Herschel planetary nebula survey (HerPlaNS). First detection of OH+ in planetary nebulae,” de I. Aleman et al., y “Herschel spectral-mapping of the Helix Nebula (NGC 7293): extended CO photodissociation and OH+ emission,” de M. Etxaluze et al., han sido publicados en la revista Astronomy & Astrophysics.
HerPlaNS (The Herschel Planetary Nebulae Survey) es una campaña de observación de 11 nebulosas planetarias diseñada para estudiar la formación y la evolución del material circumestelar a través del análisis de los distintos componentes del polvo y del gas. El equipo de HerPlaNS está dirigido por Toshiya Ueta de la Universidad de Denver.
El consorcio MESS (Mass loss of Evolved StarS) estudia una gran variedad de estrellas evolucionadas (entre las que se incluyen las nebulosas planetarias) para comprender mejor la pérdida de masa de estos objetos, la química del polvo y del gas en los materiales expulsados, y los procesos que dan forma a las nebulosas. El consorcio MESS está dirigido por Martin Groenewegen (Real Observatorio de Bélgica) y el estudio de las nebulosas planetarias dentro de este grupo está dirigido por Peter van Hoof (Real Observatorio de Bélgica).
Para más información:
Markus Bauer
ESA Science and Robotic Exploration Communication Officer
Tel: +31 71 565 6799
Mob: +31 61 594 3954
Email: markus.bauer@esa.int
Isabel Aleman
Leiden Observatory, University of Leiden, the Netherlands
Email: aleman@strw.leidenuniv.nl
Mireya Etxaluze
Group of Molecular Astrophysics, Instituto de Ciencias de los Materiales de Madrid, CSIC, Spain
Email: m.etxaluze@icmm.csic.es
Göran Pilbratt
ESA Herschel Project Scientist
Tel: +31 71 565 3621
Email: gpilbratt@rssd.esa.int
