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ASTROFÍSICA

El agujero de Eta Carinae

La estrella menor horada a la mayor y permite ver por debajo de su superficie

castelli_eta-carinae_final-invSANDRO CASTELLIEta Carinae, la estrella más estudiada de la vía Láctea después del Sol y una de las más grandes y más luminosas hasta ahora vistas, sigue sorprendiendo. Primeramente los astrónomos verificaron que la misma estaba formada a decir verdad por dos estrellas muy grandes: la principal y que es también la mayor, Eta Carinae A, con alrededor de 90 masas solares, y la secundaria, dos tercios menor y 10 veces menos brillante, que es Eta Carinae B. Posteriormente vieron que cada cinco años y medio, la estrella mayor deja de brillar durante alrededor de 90 días consecutivos en ciertas franjas del espectro electromagnético, especialmente en el rango de los rayos X. Y ahora, expertos de Brasil, Estados Unidos y otros países, tras analizar la información obtenida durante el apagón de 2014, el más reciente, describieron un nuevo fenómeno: la formación de un agujero causado por la estrella menor sobre la superficie de la estrella mayor.

La colisión entre los fuertes vientos de ambas estrellas, que ya se había descrito (lea en Pesquisa FAPESP, edición nº 191), y la formación de un agujero en Eta Carinae A dilucidan la liberación intensa y hasta ahora no enteramente explicada de luz producida por una de las formas del elemento químico helio observada durante los apagones. Esta forma es el helio doblemente ionizado o He++, así llamado por haber perdido los dos electrones y haber quedado únicamente con el núcleo, que contiene dos protones y dos neutrones. En 2014, datos obtenidos por telescopios terrestres emplazados en Chile, Brasil, Estados Unidos, Australia y Nueva Zelandia y por el telescopio espacial Hubble detallaron la variación de la intensidad de la luz emitida en una frecuencia específica debido a la transformación del He++ en He+, con tan sólo un electrón.

“La colisión entre los vientos estelares por sí sola no era suficiente como para producir la cantidad necesaria de He++ que explicara la intensa liberación de luz en esa frecuencia”, dice el astrofísico Mairan Teodoro, investigador del Goddard Space Flight Center de la Nasa, la agencia espacial estadounidense. Enseguida después del apagón de 2009, cuando todavía estaba en la Universidad de São Paulo, el científico empezó a planificar la recolección de información referente al apagón de 2014 con su entonces supervisor de posdoctorado, Augusto Damineli. Teodoro emitió una convocatoria internacional invitando a astrónomos profesionales y amateurs, creó un sitio web con información sobre el proyecto y afinó los métodos de trabajo de los grupos que se dispusieron a participar.

En 2012, estando ya en Estados Unidos, y en busca de explicaciones para los fenómenos observados, Teodoro trabajó con su colega de la Nasa Thomas Madura, físico teórico que formuló la hipótesis de que la estrella menor, al acercarse a la mayor, cada cinco años y medio, y como resultado de su órbita elíptica, haría un agujero que podría alcanzar las capas más profundas de la estrella mayor, donde existe He++ en abundancia. No obstante, faltaban evidencias que alimentasen o echasen por tierra esta posibilidad. La información reunida durante el apagón de 2014 confirmó y ajustó esta hipótesis, e indicó que la emisión de luz del He++ es el resultado de la colisión de los vientos estelares y de la formación del agujero en la estrella mayor.

Cerca del fin
“El viento estelar funciona como una manta que cubre a la estrella primaria”, dice Teodoro, primer autor del artículo publicado en marzo de 2016 en Astrophysical Journal en el cual se describen esos resultados. De acuerdo con ese trabajo, la estrella menor vence la resistencia de los vientos estelares de la mayor, ya que sus propios vientos tienen una velocidad mayor, y se lanza a una especie de vuelo rasante para cavar un agujero en la mayor, y así deja ver un poco del gas a alta temperatura  ‒el plasma‒ que la compone.

“La luz que sale del agujero es tan sólo de alrededor de 100 luminosidades solares, 50 mil veces más débil que la luz de la estrella. Es como ver un fósforo encendido delante del Sol”, dice Damineli. Además de tenue, la señal es escasa, pues la hendidura de la estrella por donde sale la luz queda abierta durante poco más de un mes cada cinco años y medio.

Damineli previó que Eta Carinae, la estrella que estudia desde 1989, sufriría un eclipse o un apagón –una merma equivalente al brillo de 60 soles en un solo día– en 2003. Sus pronósticos se confirmaron y atrajeron a una cantidad creciente de astrónomos interesados en observar la estrella (lea en Pesquisa FAPESP, ediciones nº 49, 94 y 154). Ese fenómeno ahora está más claro. “El apagón empieza con la inmersión de la estrella menor en la mayor y se completa con el cierre del agujero, cuando desaparecen las señales de emisiones electromagnéticas”, dice. “Es un fenómeno completamente nuevo en la astrofísica.”

Los investigadores esperan detallar las dimensiones del agujero durante el próximo apagón, en 2020. Será también una oportunidad para conocer un poco más sobre la luminosidad y la variación de temperatura de las dos estrellas. La menor aún no ha sido observada directamente.

Gigantesca y muy brillante, con una luminosidad cinco millones de veces mayor que la del Sol, Eta Carinae es “una representante de la primera generación de estrellas, formadas 200 millones de años después del Big Bang y que murieron enseguida después, cuando había materia prima abundante”, afirma Damineli. “Eta Carinae y otras estrellas mayores, inicialmente siempre binarias, iluminaron el Universo, que era opaco, durante la llamada edad de las tinieblas.”

Como es la única de de ese porte y con esas singularidades en nuestra galaxia, Eta Carinae, dice el investigador, “es como un dinosaurio vivo en el patio”. Su elevada densidad y la composición de sus vientos indican que está perdiendo masa rápidamente. Los astrónomos prevén que esta estrella, quizá dentro de algunas décadas, explotará y generará un agujero negro. “Puede ser que Eta Carinae ya esté muerta y aún no nos hemos enterado”, sostiene Teodoro, “pues la luz que sale de allá tarda 7.500 años para llegar a la Tierra”.

Proyecto
Steles: Espectrógrafo de alta resolución para el Soar (nº 2007/02933-3); Modalidad Proyecto Temático; Coordinador Augusto Damineli Neto  (IAG-USP); Inversión R$ 1.373.456,33.

Artículo científico
MAIRAN, T. et al. He II λ4686 emission from the massive binary systen in η Car: Constraints to the orbital elements and the nature of the periodic minima. The Astrophysical Journal. v. 819, n. 2, p. 131-55. 2016.

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