Una nueva forma de ver los vientos estelares

El viento de las estrellas masivas está compuesto de minúsculas bocanadas

6 febrero 2013

El observatorio espacial XMM-Newton de la ESA ha completado el estudio más detallado jamás realizado del viento emitido por una estrella gigante, constatando por primera vez que no se trata de una brisa uniforme, sino cientos de miles de ráfagas.

Las estrellas masivas son poco comunes, pero juegan un papel muy importante reciclando materia en el Universo. Queman su combustible nuclear mucho más rápido que las estrellas como nuestro Sol, viviendo apenas unos pocos millones de años antes de explotar como una supernova, arrojando de nuevo una gran parte de su masa al espacio.

Incluso durante su fugaz existencia, estas estrellas pierden una parte considerable de su masa a través de las fuertes corrientes de gas que parten de su superficie, impulsadas por la intensa luz de la estrella.

El viento de las estrellas masivas es al menos cien millones de veces más potente que el de nuestro propio Sol, y altera el entorno de estas estrellas de forma notable.

Estos vientos pueden desencadenar el colapso de las nubes de polvo y gas de sus alrededores, de las que surgirán nuevas estrellas o, en contra, disolver completamente estas nubes antes de que puedan concebir nuevos astros.

A pesar del importante papel que juegan, todavía no se conoce con precisión la estructura del viento emitido por las estrellas masivas. ¿Es continuo y uniforme o sopla en ráfagas irregulares?

Los astrónomos han logrado estudiar en detalle la estructura de estos vientos gracias a las observaciones realizadas por XMM-Newton a lo largo de una década, analizando cómo variaba la emisión de rayos X de ζ Puppis. Ésta es una de las estrellas masivas más cercanas a la Tierra, y es posible observarla a simple vista desde el hemisferio sur, en la constelación de Puppis.

Cuando los grumos de materia que componen el viento estelar colisionan a distintas velocidades, se calientan hasta alcanzar varios millones de grados y emiten rayos X. A medida que estos grumos se enfrían o se vuelven a calentar, la intensidad y la energía de esta radiación también fluctúa.

Si la corriente de gas está formada por unos pocos grumos de gran tamaño, la emisión combinada fluctúa de forma considerable. Sin embargo, cuando aumenta el número de grumos, la variación en la emisión de cada uno de ellos contribuye en menor medida al total, que se mantiene relativamente estable.

En el caso de ζ Puppis, su emisión de rayos X era extraordinariamente estable a corto plazo, a lo largo de periodos de unas pocas horas, lo que sugería la presencia de un gran número de grumos en su viento estelar.

Sin embargo, XMM-Newton registró una variación inesperada en la emisión de rayos X de esta estrella, que se mantuvo a lo largo de varios días. Este fenómeno podría indicar la presencia de grandes estructuras en el seno del viento, probablemente similares a los brazos de una espiral, superpuestos sobre la corriente altamente irregular que emite la estrella mientras gira sobre sí misma.

“Los estudios realizados en otras longitudes de onda ya habían sugerido que el viento de las estrellas masivas no era una brisa uniforme. Los nuevos datos de XMM-Newton confirman esta hipótesis, pero también indican la presencia de cientos de miles de grumos, fríos y calientes”, explica Yaël Nazé, de la Universidad de Lieja, Bélgica, quien dirigió el análisis del estudio.

“Es la primera vez que se acota el número de grumos presentes en el viento de una estrella masiva adulta, un número que excede con creces todas las predicciones teóricas”.

Para poder comprender estos resultados en profundidad, habrá que desarrollar nuevos modelos de los vientos estelares mucho más detallados, que tengan en cuenta las estructuras a gran escala y la naturaleza grumosa de la corriente. Estos estudios nos ayudarán a comprender mejor cómo contribuye el viento a la pérdida de masa de los gigantes estelares.

“La estrella ζ Puppis también se conoce como Naos, que en la antigüedad era el nombre de la parte más sagrada de un templo, a la que sólo tenían acceso unas pocas personas. Gracias a XMM-Newton, la comunidad científica ha podido acceder a los secretos de esta misteriosa estrella”, añade Nazé.

“Este estudio de larga duración de ζ Puppis con XMM-Newton nos ha permitido acotar por primera vez el número de grumos presente en el viento estelar de una estrella masiva. Actualmente no existe un conjunto de datos con una sensibilidad o cobertura temporal o espectral comparable de ninguna otra estrella masiva”,concluye Norbert Schartel, científico del proyecto XMM-Newton para la ESA.

Nota a los editores

The study is based on a series of three papers:

“A detailed X-ray investigation of zeta Pup I. The dataset and some preliminary results,” by Y. Nazé et al is published in Astronomy & Astrophysics 538, A22, 2012; arXiv:1112.0862 

“A detailed X-ray investigation of zeta Pup II: The variability on short and long timescales”, by Y. Nazé et al is published in the Astrophysical Journal 763, 143, 2013; arXiv:1212.1554 

“A detailed X-ray investigation of zeta Pup III. A spectroscopic analysis of the whole XMM-Newton RGS spectrum,” by A. Hervé et al, is accepted for publication in Astronomy & Astrophysics; arxiv.org/abs/1301.5090

 

Para más información:

Markus Bauer 


ESA Science and Robotic Exploration Communication Officer



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Yaël Nazé


Université de Liège, Belgium


Email: naze@astro.ulg.ac.be
 


Norbert Schartel



XMM-Newton Project Scientist



Tel: +34 91 8131 184



Email: Norbert.Schartel@sciops.esa.int

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