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Ciencia

Brillo único

La estrella Eta Carinae cobra importancia y atrae hacia sí la atención de físicos del mundo entero

EDUARDO CESARFinalmente ha concluido el solitario trajinar de un hombre que durante casi 15 años cargó sus propias ideas y confrontó reputaciones científicas sólidas para probar que sus conclusiones podrían estar en lo cierto. El astrofísico Augusto Damineli, profesor de la Universidad de São Paulo (USP), oriundo del estado de Paraná, había empezado en 1989 a observar la estrella Eta Carinae, la mayor y más luminosa de la Vía Láctea, nuestra galaxia, y en los años subsiguientes halló un fenómeno que aún no había sido descrito: una impresionante reducción de brillo en esta estrella, que día tras día pierde una cantidad de luz equivalente a la emitida por centenas de soles. Al principio, los expertos de Estados Unidos e Italia, que trabajaban desde hacia décadas con la estrella no lo tomaron a Damineli en serio. Parecían estar indignados con la posibilidad de que un brasileño, con aquello que caracterizaban como un telescopio de la selva, hubiera observado algo que ellos mismos nunca habían visto con instrumentos mucho más potentes.

Damineli observó el apagón por primera vez en junio de 1992 – el apagón es la pérdida de luminosidad – en algunas franjas de radiación, y al año siguiente arribó a la conclusión de que tal fenómeno debería repetirse cada cinco años y medio. Al final de 1997, cuando el apagón se repitió, acorde con su pronóstico, contó con el apoyo de un puñado de físicos estadounidenses y brasileños, pero recién este año logró efectivamente dar vuelta el partido. A finales de junio, al menos 50 astrofísicos de Brasil, Estados Unidos y Argentina, con base en los resultados recabados por ocho telescopios de superficie y cinco espaciales, confirmaron la inmensa pérdida de brillo de Eta Carinae y dieron fuerza así al modelo que el investigador brasileño había formulado para explicar el apagón: la estrella Eta Carinae, situada a 7.500 años luz de la Tierra, el equivalente a 68 mil trillones de kilómetros, no sería una sola sino dos estrellas – una menor y más cálida, con una temperatura de alrededorde 30 mil grados, y otra tres veces mayor, más fría (de 15 mil grados) y al menos diez veces más brillante. Ambas viven envueltas en vientos, que entran en colisión y generan temperaturas de 60 millones de grados, y por una densa nube de gases y polvo – una nebulosa – de una extensión de 4 mil billones de kilómetros, equivalente a 400 veces el diámetro del sistema solar.

Con su radio equivalente a la distancia existente entre el Sol a la Tierra, esta estrella puede ser vista normalmente con binoculares, a la derecha de la Cruz del Sur, aunque el apagón solamente puede registrarse con equipamientos más sofisticados, debido a que se produce en canales específicos de luz – las líneas espectrales -, en las franjas de radio, rayos X e infrarrojo. Se piensa ahora que la pérdida de luminosidad sea una consecuencia de la aproximación máxima entre las dos estrellas, el llamado periastro, que ocurriría cada cinco años y medio: es cuando la estrella menor encubre casi la mitad de la otra. Los físicos pensaron durante años que se trataba de un eclipse, pero no todos los rangos de luz emitidos por diferentes elementos químicos desaparecen al mismo tiempo, como acontece un eclipse. En cambio, desaparecen tan solamente algunos, y unos antes que los otros; es como si algunos canales de televisión salieran del aire.

Una inmersión en los vientos
Si se piensa basándose en el modelo binario, la estrella menor, cercada por una atmósfera rara, se sumerge en los densos vientos que forman una especie de atmósfera extendida en torno a la estrella mayor. A medida que la estrella menor entra en los vientos de la estrella mayor, desaparecen las señales de alta energía emitidos por átomos de la propia estrella menor, pero permanecen inalterados los canales de baja energía, prevenientes de la estrella principal.Los cálculos indican que la estrella menor, normalmente distante a 4 mil millones de kilómetros de la mayor, se ubica a 300 millones de kilómetros en el momento de mayor aproximación. “Aparentemente”, dice Damineli, “en ese momento de máxima aproximación la atracción de la gravedad entre las dos estrellas es tan fuerte que surgen ondas y erupciones gaseosas en la superficie de ambas, como consecuencia de un efecto de marea de una sobre la otra”.

Todo este movimiento de ingreso en la atmósfera de la estrella mayor y salida de ella se extiende por alrededor de dos meses. El apagón de este año, por ejemplo, empezó lentamente en marzo, alcanzó su ápice el 25 de junio y concluyó en septiembre, luego de que el brillo de la estrella disminuyó el equivalente a 20 mil soles – algo impresionante, pero que no es precisamente gran cosa ante su luminosidad, de 5 millones de soles. Pero los canales de alta energía se reencendieron de manera lenta, como una persona que se desmaya y recupera poco a poco la consciencia. Para Damineli, el hecho de que la estrella no vuelva a brillar como antes indica que ésta arrastra consigo pedazos de la otra.

El megaoperativo de seguimiento del apagón de este año le brindó un poco de tranquilidad – al margen del reconocimiento científico internacional – a este paranaense obstinado acostumbrado a retar a su propia suerte. Cuando era niño, vivió en una tapera de tablas y tierra apisonada, en un campo ubicado a orillas de un río, al borde de un bosque en el municipio de Ibiporã, localidad del norte del estado de Paraná, que actualmente tiene 20 mil habitantes. Aprendió a trabajar en el campo desde los 7 años, pero no se conformó con la perspectiva de pasar la vida con las manos en la azada y luchó hasta ingresar a la escuela de monjas de la ciudad: aprendió a leer recién a los 9 años. Damineli arribó a São Paulo en 1968, a los 21 años, para terminar el secundario. Trabajó en obras, anotando la producción de los obreros y la llegada de material, bregó para obtener una beca de estudios para el cursillo previo al examen de ingreso a la universidad y cambió de empleo: fue a para a una oficina y entonces así pudo estudiar más.

Solidaridad
Damineli tropezó con las primeras señales intrigantes de la Eta Carinae al estudiar estrellas de gran masa en 1989. En 1992 detectó el apagón, aún sin saber qué era, al notar que desaparecía uno de los canales de alta energía, el de helio, que dos meses después volvía a lo normal. Le contó el episodio a Roberto Viotti, un físico italiano que ya había estudiado estas oscilaciones, y le propuso publicar juntos dichas observaciones. La reacción del italiano no fue muy amistosa. Viotti dijo que no podría correr el riesgo de pasar vergüenza presentando datos que difícilmente se repetirían”, comenta el físico de Paraná. Para éste, las observaciones y otros estudios que demostraban el apagón en diferentes franjas de ondas desde 1981 llevaron a la conclusión de que el fenómeno debería repetirse cada 2.014 días. “En los congresos, todos decían que los resultados eran interesantes, pero solamente por amabilidad”, recuerda Damineli, que contó con el apoyo de la FAPESP desde 1992, a través deproyectos que suman 60 mil reales.

Las conversaciones no avanzaban porque Eta Carinae transgredía uno de los modelos que rige el comportamiento de las estrellas: el Limite de Eddington, por el cual estrellas tan grandes no tendrían otro destino a no ser evaporarse  – por eso no existen estrellas más luminosas. Eta Carinae no salía de la llamada zona prohibida del Limite de Eddington, donde las estrellas entran eventualmente cuando expulsan materia, retornando luego a la situación normal, pero en ciclos irregulares e imprevisibles. “Mostrar que existía una periodicidad en la variación de la luminosidad era como si un meteorólogo dijera que va a llover todos los domingos”, compara Damineli. Y el tiempo solamente mejoró en 1996, con la publicación de un artículo con estas ideas en Astrophysical Journal Letters.

“Nadie quiso firmar ese artículo conmigo”, dice, aparentemente sin rencores. “A partir de ese momento, no había motivos para confiar más en los datos de los científicos renombrados que en mis propios datos”. Al año siguiente, el investigador brasileño se alió a Peter Conti, de la Universidad de Colorado, y a Dalton Lopes, del Observatorio Nacional de Río de Janeiro, y juntos presentaron el modelo de estrella binaria ante una revista electrónica: New Astronomy. Dos ediciones después, Kris Davidson, un astrofísico de la Universidad de Minnesota, Estados Unidos, que observa la Eta Carinae desde los años 60, esgrimió argumentos contrarios a esa idea. Después, Mario Livio, del Space Telescope Science Institute, Estados Unidos, puso en el aire otra hipótesis: Eta Carinae no seria un sistema de dos estrellas, sino de tres.

Pero, a todo esto, ¿de qué manera Damineli logró ver aquello que los otros no veían? El investigador sostiene que sencillamente se valió de la técnica más adecuada: al telescopio con espejo de 1,6 metros de diámetro del Laboratorio Nacional de Astrofísica (LNA) emplazado en Brasópolis, sur de Minas Gerais – el mentado telescopio de la selva -, Damineli le adaptó una cámara que capta el infrarrojo, una longitud de onda cercana a la de la luz visible, y que muestra a la estrella a través del polvo de la nebulosa. Este año, durante casi 30 noches seguidas entre junio y julio, Damineli, con sus 56 años, se sentó al frente de ese mismo telescopio para observar su estrella favorita, que pasaba al inicio de la noche, radiante en un cielo sin nubes. Esas mismas noches, en un pequeño observatorio construido en Mairinque, a 120 kilómetros de São Paulo, igualmente fascinados por la extraña estrella, se encontraban dos astrónomos amateurs: el ingeniero químico Tasso Napoleão, de 54 años, y un físico de 30: Rogério Marcon, técnico en óptica de la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp). Junto a Damineli, Napoleão y Marcon habían planeado la forma de realizar el seguimiento de la estrella utilizando un instrumento capaz de diferenciar la luz emitida por cada elemento químico  – un espectrógrafo – que ellos mismos habían construido. Incluso un equipo menor que el así llamado telescopio de la selva registró el apagón.

Más sorpresas
Durante el día, la astrofísica Zulema Abraham y la posdoctoranda Tânia Dominici, de la USP, observaban la estrella Eta Carinae en otra franja, la de radio, a través del radiotelescopio de Itapetinga, emplazado en Atibaia, a 60 kilómetros de la capital paulista. Analizando los datos, Zulema descubrió algo poco común: la emisión de radio resultante del choque de los vientos de las estrellas, que se hizo visible debido al apagón del gigantesco disco de gas ionizado cargado eléctricamente) que circunda la estrella, de una extensión de una magnitud equivalente a cien veces la órbita de Plutón. “Otras estrellas también tienen regiones ionizadas, pero no son tan intensas”, comenta Abraham, que colabora con Damineli desde el apagón de 1998. En otra línea de investigación del Instituto de Astronomía, Geofísica y Ciencias Atmosféricas (IAG), Vera Jatenco-Pereira y su alumno de doctorado Diego Falceta Gonçalves simularon la colisión de los vientos para explicar la producción de polvo. Sus descubrimientos indicaron que el polvo puede formarse más cerca de las estrellas y en mucho menor tiempo de lo que se creía: la colisión hace que la temperatura de los gases de los vientos supere los 60 millones de grados y los granos de polvo se solidifiquen a mil grados en menos de un día. Se conjetura que este proceso de formación de polvo podría ser una de las razones del apagón de Eta Carinae.

Las informaciones que llegan aportan también a los estudios sobre la densa nube de gas y polvo  – la nebulosa – que lleva el nombre de Homúnculo, debido a que se asemeja a un muñeco primitivo. Pero, en realidad – ¿nada es simple con relación a esta estrella? -, existen dos homúnculos: el mayor, formado a partir de una gigantesca erupción de materia que ocurrió en 1843, y el menor, de un tamaño equivalente a una cuarta parte del primero, creado en otra erupción, mucho más discreta, en 1890. También en el IAG, Elisabete Gouveia Dal Pino, Ricardo Gonzalez, uno de sus posdoctorandos, y Alex Raga, un colega de la Universidad de México, mediante la realización de simulaciones numéricas, establecieron de qué manera se formó el homúnculo menor alrededor de la región central de la estrella aprovechando los espacios dejados por el homúnculo mayor, que parece ser el resultado de la colisión de los gases de la gran erupción de 1843 con el gas que ya envolvía previamente a la estrella. Lo que nadie logra explicar es cómo sobrevive la Eta Carinae a erupciones tan intensas sin darse vuelta del revés. En 1843, la estrella liberó una cantidad de materia equivalente a tres soles al menos, y brilló tanto que se hizo visible a la luz del día, rivalizando con Sirius, la estrella más brillante del cielo, ubicada a tan solo 10 años luz de la Tierra. De acuerdo con la teoría, sería necesario hacer explotar el núcleo para liberar tanta energía. No obstante, la estrella continuó brillando.

Eta Carinae está muriéndose. Formada hace cerca de 2,5 millones de años, ha de apagarse como máximo en 500 mil años. Se calcula que la estrella mayor de Eta Carinae habría nacido con 120 masas solares, y en la actualidad, luego de tantas erupciones, tendría alrededor de 70, con un margen de error de 20 masas más o menos. Los astrofísicos pretenden descubrir su masa con la mayor precisión posible, pues con base a ello se puede estimar cuánto tiempo aún tiene de vida. Si muere rápido – en unos 10 mil años, quizás -, y aún con mucha masa, podrá emitir una inmensa carga de rayos gama, capaz de acabar con la vida en el Hemisferio Sur de la Tierra.

Relojes y corazones
Es probable que otros astrofísicos se interesen en la estrella y decidan estudiar el próximo apagón, cuyo fecha de inicio Damineli ya ha fijado: el 15 de enero de 2009, un día más o un día menos. El estudio de la mayor estrella de la Vía Láctea forma parte ahora de un proyecto prioritario – un Tresaury, o Tesoro – de la Nasa, la agencia espacial estadounidense, integrado por Damineli y otros 12 astrofísicos norteamericanos, dotado de un presupuesto de 10 millones de dólares que cubre los costos de las 72 órbitas del telescopio espacial Hubble a lo largo del año 2003. Lo que ha llegado del Hubble forma una base de datos de 240 gibabytes de informaciones – el equivalente a 340 CDs llenos de números – referentes al comportamiento de la luz, en todas sus longitudes de onda, emitida por cada tipo de elemento químico de la estrella – una base de datos que poco a poco se está haciendo pública y suministrará información para los estudios sobre esta estrella.

Damineli llamó la atención sobre el astro, pero irónicamente, el hecho de que sus ideas hayan sido reconocidas en otros países puede generar un efecto contrario al que éste esperaba. El investigador principal del proyecto de la Nasa es Kris Davidson, que pretende probar precisamente lo contrario: que los apagones no serían periódicos y exactos como un reloj, sino sencillamente cíclicos y repetitivos, tal como los latidos cardíacos – una diferencia sutil en el enfoque dado hasta ahora, pero capaz de echar por tierra la hipótesis de la estrella doble. Para Davidson, solamente estrellas menores y más jóvenes que la Eta Carinae podrían presentar oscilaciones tan rítmicas de luminosidad. Una estrella de masa muy grande perdería el paso fácilmente – como ya se lo habría dicho a Damineli en 1997, sería como si un elefante intentara bailar samba.

El Proyecto
Instrumentos Computacionales para el Proyecto en Astronomía Infrarroja
Modalidad
Línea Regular de Auxilio a Proyecto de Investigación
Coordinador
Augusto Damineli Neto – IAG/ USP
Inversión
R$ 9.856,00

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