Una jarra cósmica desbordando material estelar

El telescopio Gemini Sur, en Chile, capturó esta espectacular imagen del fin de la vida de una estrella gigante roja

13 Julio 2023

Una serie de nubes simétricas y ondulantes de polvo y gas marcan la agónica muerte de una antigua estrella gigante roja, tal como lo muestra esta imagen obtenida en Chile por el telescopio Gemini Sur, parte del Observatorio Internacional Gemini, operado por AURA y NOIRLab de NSF. La estructura resultante, que se dice se parece a una jarra inglesa de estilo antiguo, es una nebulosa de reflexión bipolar que rara vez es posible de apreciar. La evidencia sugiere que este objeto se formó por las interacciones entre la estrella gigante roja moribunda y una estrella compañera destrozada hace mucho.

La brillante nebulosa, también conocida como Nebulosa Toby Jug Nebula debido a su aspecto similar a una clásica jarra inglesa, es un descubrimiento astronómico muy peculiar. Esta nebulosa de reflexión, ubicada a unos 1.200 años luz de distancia en dirección a la constelación de Carina (la quilla), es una nube de polvo y gas de dos lóbulos, o bipolar, formada e iluminada por la estrella gigante roja que hay en su centro. Lo que se aprecia es la fase final de la vida de las estrellas gigantes rojas, que es relativamente breve, pero que produce estructuras a su alrededor muy extrañas, lo que convierte a la Nebulosa Toby Jug en un excelente caso de estudio sobre evolución estelar.

Esta imagen, capturada por el telescopio de Gemini Sur, la mitad austral del Observatorio Internacional Gemini, operado por AURA y NOIRLab de NSF, destaca la magnífica estructura de doble bucle casi simétrica de la nebulosa Toby Jug y el brillante corazón estelar. Estas características son únicas de las estrellas gigantes rojas que se encuentran en una transición desde estrellas ancianas a nebulosas planetarias [1] y por ello ofrecen a los astrónomos información invaluable acerca de la evolución de de las estrellas de masa baja a intermedia que se acercan al final de sus vidas, así como las estructuras cósmicas que forman.

En el corazón de la Nebulosa Toby Jug se encuentra su progenitor: la estrella gigante roja HR3126. Este tipo de estrellas, las gigantes rojas, se forman cuando una estrella consume. Sin la fuerza interna de fusión, la estrella comienza a contraerse, lo que eleva la temperatura central y hace que la estrella se hinche hasta 400 veces su tamaño original. Aunque HR3126 es considerablemente más joven que nuestro Sol, apenas 50 millones de años en comparación con los 4.600 millones de años del Sol, tiene cinco veces su masa. Esto permitió que la estrella quemara su suministro de hidrógeno y se convirtiera en una gigante roja mucho más rápido que el Sol.

A medida que la estrella HR 3126 creció, su atmósfera se expandió y comenzó a desprenderse de sus capas exteriores. El material estelar expulsado fluyó hacia el área circundante, formando una magnífica estructura de gas y polvo que refleja la luz de la estrella central. Estudios detallados de la nebulosa Toby Jug en luz infrarroja han revelado que el dióxido de silicio (sílice) es el compuesto más probable que refleje la luz de HR3126.

Los astrónomos teorizan que las estructuras bipolares similares a las observadas en la Nebulosa Toby JUg son el resultado de interacciones entre la gigante roja central y una estrella binaria compañera. Sin embargo, las observaciones anteriores no encontraron tal compañero para HR3126. En vez de eso, los astrónomos descubrieron un disco de material extremadamente compacto alrededor de la estrella central. Este hallazgo sugiere que un antiguo compañero binario posiblemente fue triturado en el disco, lo que pudo haber desencadenado la formación de la nebulosa circundante.

En unos cinco mil millones de años más, cuando nuestro Sol haya consumido su propio suministro de hidrógeno, también se convertirá en una gigante roja y eventualmente se convertirá en una nebulosa planetaria. En un futuro muy distante, todo lo que quedará de nuestro Sistema Solar será una nebulosa tan vibrante como la Nebulosa Toby Jug con el Sol enfriándose lentamente en su centro.

La imagen fue procesada por el equipo de Comunicaciones, Educación y Vinculación con el Medio de NOIRLab como parte del Programa NOIRLab Legacy Imaging. Las observaciones fueron realizadas con el telescopio de Gemini Sur que se ubica en Cerro Pachón, en Chile, utilizando uno de los dos Espectrógrafos Multi-Objetos de Gemini (GMOS). Aunque los espectrógrafos están diseñados para separar la luz en diversas longitudes de ondas para su estudio, los espectrógrafos GMOS también cuentan con poderosas capacidades fotográficas, como se demuestra en esta excepcional imagen de la Nebulosa de Toby Jug.

Más Información

[1] El término “nebulosas planetarias” es un nombre inapropiado, ya que no están relacionado con los planetas. Es probable que el nombre fue utilizado por primera vez en la década de 1780 por el astrónomo William Herschel, quien notó su forma aparentemente redonda, parecida a un planeta cuando se observó a través de los primeros telescopios.

NOIRLab de NSF (Laboratorio Nacional de Investigación en Astronomía Óptica-Infrarroja de NSF), el centro de EE. UU. para la astronomía óptica-infrarroja en tierra, opera el Observatorio internacional Gemini (una instalación de NSF, NRC–Canada, ANID–Chile, MCTIC–Brasil, MINCyT–Argentina y KASI – República de Corea), el Observatorio Nacional de Kitt Peak (KPNO), el Observatorio Interamericano Cerro Tololo (CTIO), el Centro de Datos para la Comunidad Científica (CSDC) y el Observatorio Vera C. Rubin (operado en cooperación con el National Accelerator Laboratory (SLAC) del Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE). Está administrado por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía (AURA) en virtud de un acuerdo de cooperación con NSF y tiene su sede en Tucson, Arizona. La comunidad astronómica tiene el honor de tener la oportunidad de realizar investigaciones astronómicas en Iolkam Du’ag (Kitt Peak) en Arizona, en Maunakea, en Hawai‘i, y en Cerro Tololo y Cerro Pachón en Chile. Reconocemos y apreciamos el importante rol cultural y la veneración que estos sitios tienen para la Nación Tohono O’odham, para la comunidad nativa de Hawai‘i y para las comunidades locales en Chile, respectivamente.

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Esta es una traducción del Comunicado de Prensa de NOIRLab noirlab2320.