Revelado el secreto de la pérdida de peso de estrellas envejecidas

Utilizando el telescopio VLT (Very Large Telescope) de ESO, un equipo de astrónomos ha captado las imágenes más detalladas de la estrella hipergigante VY Canis Majoris. Estas observaciones muestran cómo el tamaño inesperadamente grande de las partículas de polvo que rodean a la estrella le permiten perder una enorme cantidad de masa a medida que comienza el proceso de su muerte. Este proceso, entendido ahora por primera vez, es necesario para preparar a estas estrellas gigantescas frente a su explosivo final como supernovas.

VY Canis Majoris es un Goliat estelar, una hipergigante roja, una de las estrellas más grandes conocidas de la Vía Láctea. Tiene entre 30 y 40 veces la masa del Sol y es 300.000 veces más luminosa. En su estado actual, la estrella abarcaría la órbita de Júpiter, tras expandirse enormemente al entrar en las fases finales de su vida.

Para obtener estas nuevas observaciones de la estrella se utilizó el instrumento SPHERE, instalado en el VLT. El sistema de óptica adaptativa de este instrumento corrige imágenes mejor que los sistemas anteriores que utilizan esta misma técnica, permitiendo ver con gran nivel de detalle las características de objetos o fenómenos muy cercanos a fuentes luminosas de luz [1]. SPHERE reveló claramente cómo la brillante luz de VY Canis Majoris iluminaba las nubes de material de su entorno.

Y usando el modo ZIMPOL de SPHERE, el equipo pudo no sólo mirar con mayor profundidad en el corazón de esta nube de gas y polvo que rodea a la estrella, sino que también pudo ver cómo la luz de las estrellas fue dispersada y polarizada por el material circundante. Estas mediciones fueron clave para descubrir las esquivas propiedades del polvo.

Un cuidadoso análisis de los resultados de polarización reveló que estos granos de polvo eran partículas relativamente grandes, de 0,5 micrómetros de tamaño, lo cual puede parecer pequeño, pero los granos de este tamaño son unas 50 veces más grandes que el polvo que se encuentra normalmente en el espacio interestelar.

A medida que se expanden, las estrellas masivas arrojan grandes cantidades de material —cada año, VY Canis Majoris expulsa de su superficie 30 veces la masa de la Tierra  en forma de polvo y gas—. Esta nube de material sale hacia el exterior antes de que la estrella explote, momento en el que parte del polvo es destruido y el resto es expulsado hacia el espacio interestelar. Posteriormente, este material será utilizado, junto con los elementos más pesados creados durante la explosión de la supernova, por la próxima generación de estrellas, e incluso podrá acabar formando parte del material a partir del cual nacerán planetas.

Hasta ahora, no se sabía cuál era el proceso por el cual el material de las partes altas de las atmósferas de estas estrellas gigantes era lanzado al espacio antes de que la estrella explotara. Siempre se había estimado que el desencadenante más probable es la presión de radiación, la fuerza que ejerce la luz estelar. Como esta presión es muy débil, el proceso dependería de la presencia de grandes granos de polvo para asegurar a un área de superficie lo suficientemente grande como para tener un efecto apreciable [2].

“Las estrellas masivas viven una vida corta”, afirma el autor principal del artículo, Peter Scicluna, de la Academia Sínica (Instituto de Astronomía y Astrofísica, Taiwán). “Cuando se acercan sus últimos días, pierden una gran cantidad de masa. En el pasado sólo podíamos teorizar acerca de cómo sucedía, pero ahora, con los nuevos datos de SPHERE, hemos encontrado grandes granos de polvo alrededor de esta hipergigante. Son lo suficientemente grandes como para ser lanzados lejos por la intensa presión de radiación de la estrella, lo cual explica su rápida pérdida de masa”.

Los grandes granos de polvo observados tan cerca de la estrella nos dicen que la nube puede dispersar con eficacia luz visible de la estrella y ser empujada por la presión de  radiación de la misma. El tamaño de los granos de polvo también implica que es muy probable que la mayor pare sobreviva a la radiación producida por la inevitable y dramática desaparición de VY Canis Majoris como una supernova [3]. Este polvo alimentará entonces el medio interestelar circundante, destinado a formar las futuras generaciones de estrellas y planetas.

Notas

[1] SPHERE/ZIMPOL utiliza óptica adaptativa extrema para crear imágenes limitadas por difracción, haciendo que se acerque mucho más que instrumentos anteriores de óptica adaptativa al objetivo de lograr el límite teórico del telescopio si no hubiera ninguna atmósfera. La óptica adaptativa extrema también permite ver objetos mucho más tenues que están muy cerca de una estrella brillante.

Las imágenes de este nuevo estudio también han sido tomadas en luz visible —longitudes de onda más cortas que el rango del infrarrojo cercano, en el cual se tomaron la mayoría de las imágenes captadas anteriormente con óptica adaptativa—. Estos dos factores dan como resultado imágenes mucho más nítidas que las anteriores imágenes del VLT. Incluso se ha alcanzado una mayor resolución espacial con el VLTI, pero el interferómetro no crea imágenes directamente.

[2] Las partículas de polvo deben ser lo suficientemente grandes como para que la luz de las estrellas pueda empujarlas, pero no demasiado, ya que, en ese caso, simplemente se hundirían. Demasiado pequeño y la luz de las estrellas atravesaría el polvo; demasiado grande y el polvo sería demasiado pesado como para poder empujarlo. El polvo observado sobre VY Canis Majoris por el equipo tenía el tamaño adecuado, el justo para ser propulsado de manera eficaz hacia fuera por la luz de las estrellas.

[3] Para los estándares astronómicos la explosión tendrá lugar pronto, pero no hay ningún motivo de alarma, ya que este espectacular evento probablemente tenga lugar dentro de cientos de miles de años. Será espectacular visto desde la Tierra (tal vez tan brillante como la Luna) pero no un peligro para la vida en nuestro planeta.