El telescopio de la ESA Integral detecta potentes vientos estelares chocando en nuestro umbral cósmico

Colliding-wind binary
Colliding-wind binary
25 febrero 2008

El telescopio espacial de rayos gamma de la ESA, Integral, ha realizado la primera detección concluyente de rayos X de alta energía procedentes de una estrella masiva y rara en nuestro vecindario galáctico, Eta Carinae. La región en torno a este astro es uno de los lugares más violentos en la galaxia, donde los potentes vientos de partículas cargadas eléctricamente chocan a velocidades de miles de kilómetros por segundo.

Eta Carinae es el único objeto astronómico que emite rayos gamma y puede verse a simple vista. Es una estrella monstruosamente grande, tanto que los astrónomos la llaman una ‘hipergigante’. Tiene entre 100 y 150 veces la masa del Sol, y brilla más intensamente que cuatro millones de soles juntos. Los astrónomos saben que no es una estrella única sino un sistema binario, con una segunda estrella orbitando en torno a la primera.

Se sospechaba hace tiempo que un sistema binario tan masivo emitiría rayos X de alta energía, pero hasta ahora no se disponía de los instrumentos necesarios para comprobarlo. Recientemente Integral ha demostrado de forma concluyente que Eta Carinae emite rayos X de alta energía, lo que más o menos coincide con las predicciones teóricas.

Eta Carinae, as seen by Integral
Eta Carinae, vista por Integral

“La intensidad de los rayos X es un poco menor de lo esperado, pero dado que se trata de la primera detección concluyente, está bien”, dice Jean-Christophe Leyder, del Instituto de Astrofísica y Geofísica de la Universidad de Lieja, Bélgica.

Los rayos X de alta energía proceden de una amplia onda de choque, creada y mantenida por las dos estrellas masivas. La onda de choque se produce cuando chocan los vientos estelares de ambas estrellas, creando un sistema que los astrónomos llaman ‘sistema binario con vientos en colisión’. Las estrellas masivas están constantemente emitiendo partículas, que son expulsadas al espacio por el efecto de la luz y otra radiación emitida por la estrella.

Esta emisión estelar es tan intensa que los vientos pueden alcanzar velocidades de entre 1500 y 2000 km por segundo. Con dos estrellas masivas tan próximas, como lo están en el sistema de Eta Carinae, los vientos chocan, y se crean terribles ondas de choque en las que las temperaturas alcanzan los varios miles de millones de grados Kelvin. “Es un ambiente muy extremo”, dice Leyder.

Integral, artist’s impression
Integral,

Las partículas cargadas eléctricamente llamadas electrones quedan atrapadas en el campo magnético de las ondas de choque, vibrando constantemente y de forma cada vez más acelerada, hasta alcanzar una enorme energía. Cuando finalmente escapan de la onda de choque se topan con fotones de baja frecuencia y les transmiten energía, dando lugar a la emisión que detecta Integral.

Entender esta emisión es importante porque los astrónomos consideran que está en la base de muchos fenómenos diversos en el cosmos. Los vientos estelares tienen profundas implicaciones sobre la evolución de las estrellas y la química del universo, además de ser fuentes de energía en la galaxia.

Las estrellas masivas son raras, y un sistema binario masivo es aún más raro. “En nuestra galaxia hay probablemente sólo de 30 a 50 sistemas binarios con vientos en colisión que muestren una firma clara de los choques entre vientos”, dice Leyder. Hace un año, el telescopio de rayos X de la ESA, XMM-Newton, detectó rayos X procedentes de un sistema binario con vientos en colisión, HD 5980, situado en una galaxia vecina, las Pequeñas Nubes de Magallanes.

Carina Nebula, Hubble image
La nebulosa Carina observada por el Hubble

Integral detecta rayos X más energéticos que XMM-Newton. Por eso ha sido capaz de detectar los rayos X más energéticos emitidos por Eta Carinae. Las observaciones indican que el sistema de Eta Carinae pierde al día una cantidad de masa comparable a la del planeta Tierra, un ritmo aproximadamente 140 veces superior al de la pérdida de masa que se produce en HD 5980.

Tener un sistema binario masivo como Eta Carinae prácticamente en nuestro umbral cósmico, a apenas 8.000 años luz, lo bastante cerca como para ser observado en detalle, es un golpe de suerte. Ahora que saben qué buscar, los astrónomos seguirán a la caza de más casos de sistemas binarios con vientos en colisión que emitan rayos X de alta energía.

Nota a los editores:

‘Hard X-ray Emission from Eta Carinae’, por J-C. Leyder, R. Walter y G. Rauw, ha sido aceptado para su publicación en la revista Astronomy and Astrophysics.

Para más información sobre la observación de un sistema binario con vientos en colisión de XMM-Newton, ver: First X-ray detection of a colliding-wind binary beyond the Milky Way

Para más información:

Jean-Christophe Leyder, Institut d’Astrophysique et de Géophysique, Université de Liège, Belgium
Email: leyder @ astro.ulg.ac.be

Roland Walter, Integral Science Data Centre, Observatoire de Genève, Switzerland
Email : Roland.Walter @ obs.unige.ch

Christoph Winkler, ESA Integral Project Scientist
Christoph.Winkler @ esa.int

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