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ASTROFÍSICA

Una nebulosa en 3D

Un modelo tridimensional realza las irregularidades en la nube de gas y polvo que circunda a la estrella Eta Carinae

Modelo en 3D realizado por Steffen et al.La nube de gas y polvo oscureciendo Eta Carinae, en estos telescopio Hubble se compone de dos lóbulos, azul y rojoModelo en 3D realizado por Steffen et al.

Un equipo internacional de científicos, con la participación de tres brasileños, produjo la más detallada radiografía en tres dimensiones de la nube de gas y polvo que bloquea la observación directa de la misteriosa estrella gigante Eta Carinae, ubicada a 7.500 años luz de distancia de la Tierra. Los datos minuciosos acerca de la estructura de toda la nebulosa constan en un artículo cuya publicación se encuentra prevista para el comienzo del mes de julio en la revista científica Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. “Disponemos incluso de un archivo que cualquiera puede descargarse desde el sitio web de la revista y utilizarlo para elaborar una réplica de la nube mediante una impresora 3D”, afirma Mairan Teodoro, astrofísico graduado en la Universidad de São Paulo (USP) quien realiza un posdoctorado en el Nasa Goddard Space Flight, en Estados Unidos, y uno de los autores del trabajo. El Centro de Tecnología de la Información (CTI) Renato Archer, de Campinas, imprimió, por ejemplo, una réplica de 15 centímetros del Homúnculo, cuya extensión total, de punta a punta, se sitúa en unos 3 billones de kilómetros.

El estudio revela detalles de una estructura que se formó en torno a la estrella hace poco más de 170 años. Al comienzo de la década de 1840, Eta Carinae, que cada cinco años y medio sufre una especie de apagón durante un lapso cercano a los tres meses, comenzó a exhibir un aspecto particular: a su alrededor se formó una espesa nube de gas y polvo, con un formato similar a dos vesículas conectadas por una entrada común. Esa envoltura de materia en expansión, denominada Homúnculo, oculta en realidad un sistema binario. Hoy en día existe un consenso de que Eta Carinae está compuesta por dos estrellas, una con 90 masas solares y otra con 30, en lugar de una sola, tal como se pensaba. El origen de la nebulosa se le atribuye a una serie de grandes erupciones, la primera ocurrida en 1843, que hizo que el sistema estelar eyectase una enorme cantidad de materia y aumente temporariamente su brillo.

Bulbos y agujeros
El nuevo modelo tridimensional del Homúnculo confirma algunas características de la nube que ya se insinuaban en otros trabajos y resalta ciertas particularidades ignoradas hasta el momento. Las dos mitades de la nebulosa son muy parecidas, casi simétricas. El lóbulo denominado azul ‒cuya observación es más fácil de lograr por hallarse al frente, en una línea de visión desde la Tierra‒ posee una protuberancia en su región central. Esa prominencia forma un ángulo de 55 grados en relación al plano ecuatorial que divide la nebulosa (observe en el cuadro). El lóbulo rojo, que queda parcialmente oculto desde el punto de vista de un observador terrestre, también presenta una protuberancia con la misma inclinación, pero en la dirección opuesta.

Modelo en 3D realizado por Steffen et al.Más allá de esos bulbos en el corazón del Homúnculo, el modelo en 3D señala irregularidades en los polos, en los extremos de cada mitad de la nube de gas y polvo. El lóbulo azul posee un agujero principal y una especie de canal o depresión relativamente plana que ocupa una región alrededor de su polo. El rojo también presenta un gran orificio, pero también exhibe agujeros menores y una zanja con formato más variable. Los investigadores creen que la nebulosa presenta tales características anatómicas porque se formó en torno a un sistema binario. “La interacción entre las dos Eta Carinae, la mayor y la menor, con sus respectivos vientos estelares, habría moldeado esos rasgos en el Homúnculo”, sostiene Augusto Damineli, docente del Instituto de Astronomía, Geofísica y Ciencias Atmosféricas (IAG) de la USP, uno de los mayores estudiosos de ese sistema y también autor del nuevo estudio.

Dentro de la nebulosa, prácticamente hueca en su parte interna y más densa en su zona externa, ambas Eta Carinae orbitan alrededor del centro de masa común a las dos. Cada estrella produce un fuerte viento estelar, un chorro de partículas ionizadas que emana permanentemente de su superficie. La dinámica de los choques entre los vientos, una especie de cable de alimentación entre ambos flujos de partículas cargadas eléctricamente, se altera a medida que las estrellas atraviesan el punto más cercano entre sus órbitas (periastro) y el más alejado (apoastro). Recientemente, Damineli y Teodoro revelaron que el apagón periódico de Eta Carinae se prolonga debido a la interacción de los vientos estelares (lea en Pesquisa FAPESP, edición nº 191). Ahora, ellos recopilaron evidencias de que las irregularidades en el formato de cada lóbulo del Homúnculo, descrito como dos faroles chinos en expansión según la imaginación de Damineli, parecen constituir una “huella digital” del sistema binario de alta masa oculto en el interior del envoltorio de gas y polvo.

Teodoro y sus colegas emplearon una nueva técnica para configurar tridimensionalmente el perfil del Homúnculo. Con la ayuda del espectrógrafo XShooter, instalado en el Very Large Telescope (VLT), uno de los dispositivos en operación en el Observatorio Europeo del Sol (ESO), en Chile, midieron las emisiones de la nebulosa en una longitud de onda del infrarrojo denominada hidrógeno molecular (H2). “En ese rango del espectro, podemos visualizar el sector de atrás del Homúnculo, que no puede observarse en el rango de luz visible”, dice el astrofísico alemán Wolfgang Steffen, de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM). “Esa emisión aporta información sobre la velocidad de expansión de la nebulosa, que se incrementa a medida que el polvo y el gas se alejan del centro de esa formación casi simétrica”. Los datos sobre la velocidad en diferentes puntos de la nube se cargan en un software desarrollado por Steffen, denominado Shape, que genera una estructura en 3D de todo el Homúnculo. “De esa manera, determinamos la geometría de la nebulosa”, afirma Teodoro.

Artículo científico
STEFFEN, W. et al. The three-dimensional structure of the Eta Carinae Homunculus. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. En prensa.

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