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Una mirada sin precedentes a la súper estrella Eta Carinae

Eta Carinae se compone de dos enormes estrellas cuyas órbitas excéntricas se estrechan inusualmente cada 5,5 años

Eta Carinae, el sistema estelar más luminoso y masivo dentro de 10.000 años luz de la Tierra, es conocido por su sorprendente comportamiento, entrando en erupción dos veces en el siglo XIX por razones que los científicos aún no entienden. Un estudio a largo plazo dirigido por astrónomos del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, ha utilizado satélites de la NASA, telescopios terrestres y modelado teórico para producir la imagen más completa de Eta Carinae hasta la fecha.
súper estrella Eta Carinae Los nuevos hallazgos incluyen imágenes del Telescopio Espacial Hubble que muestran capturas de una década de antigüedad cuando se distancian los chorros de gas ionizado de la estrella más grande a un millón de kilómetros por hora, y los nuevos modelos en 3-D que revelan características nunca antes vistas de las interacciones de las estrellas. "Estamos llegando a comprender el complejo estado y entorno actual de este notable objeto, pero tenemos un largo camino por recorrer para explicar las erupciones pasadas de Eta Carinae o para predecir su comportamiento futuro", dijo Ted Gull, el astrofísico del Goddard que coordina un grupo de investigación que ha supervisado la estrella durante más de una década. Situada a unos 7.500 años luz de distancia en la constelación austral de Carina, Eta Carinae se compone de dos enormes estrellas cuyas órbitas excéntricas se estrechan inusualmente cada 5,5 años. Ambas producen potentes salidas gaseosas llamadas vientos estelares, que envuelven a las estrellas y dificultan los esfuerzos para medir directamente sus propiedades. Los astrónomos han establecido que la más brillante y más nueva estrella primaria tiene cerca de 90 veces la masa del sol y brilla más que él unas 5 millones de veces. Mientras que las propiedades de su pequeña compañera más caliente son más discutidas, Gull y sus colegas creen que la estrella tiene alrededor de 30 masas solares y emite un millón de veces la luz del sol. Hablando el miércoles en una conferencia de prensa en la reunión de la Sociedad Astronómica Americana en Seattle los investigadores del Goddard discutieron las observaciones recientes de Eta Carinae y cómo encajan con la comprensión actual del grupo del sistema. En su máximo acercamiento, o periastro, las estrellas están a 140 millones millas (225 millones de kilómetros) de distancia, o sobre la distancia media entre Marte y el Sol. Los astrónomos observaron dramáticos cambios en el sistema durante los meses anteriores y posteriores del periastro. Estos incluyen llamaradas de rayos X, seguidas por una disminución repentina y la eventual recuperación de la emisión de rayos X; la desaparición y reaparición de estructuras cerca de las estrellas detectadas en longitudes de onda específicas de la luz visible; e incluso un juego de luces y sombras. Durante los últimos 11 años, que abarcan tres pasajes del periastro, el grupo Goddard ha desarrollado un modelo basado en las observaciones rutinarias de las estrellas usando telescopios terrestres y varios satélites de la NASA. "Utilizamos observaciones pasadas para construir una simulación por ordenador, que nos ayudó a predecir lo que veríamos en el siguiente ciclo, y luego vamos a alimentar nuevas observaciones de nuevo en el modelo para perfeccionarlo", dijo Thomas Madura, miembro del Programa Postdoctoral NASA en Goddard y un teórico en el equipo de Eta Carinae. súper estrella Eta Carinae, simulación Según este modelo, la interacción de los vientos estelares representa muchos de los cambios periódicos observados en el sistema. Los vientos de cada estrella tiene propiedades marcadamente diferentes: gruesos y lentos para la primaria, ligeros y rápidos para la compañera más caliente. El viento de la primaria sopla a cerca de 1 millón kilómetros por hora y es especialmente denso, llevándose la masa equivalente de nuestro Sol cada mil años. Por el contrario, el viento de la compañera lleva cerca de 100 veces menos material que los de la primaria, pero que los chorros hacia el exterior son tanto como seis veces más rápidos. Simulaciones de Madura, que se realizaron en la supercomputadora Pleiades en el Centro de Investigación Ames de la NASA en Moffett Field, California, revelan la complejidad de la interacción del viento. Cuando la estrella compañera se balancea rápidamente por toda la principal, su viento más rápido excava una cavidad espiral en el denso flujo de salida de la estrella más grande. Para visualizar mejor esta interacción, Madura convitió las simulaciones por ordenador para los modelos digitales en 3-D e hizo versiones sólidas utilizando una impresora 3-D normal y corriente. Este proceso reveló largos salientes en forma de espina dorsal como el flujo de gas a lo largo de los bordes de la cavidad, características que no se había observado antes. "Creemos que estas estructuras son reales y que se forman como resultado de la inestabilidad en el flujo en los meses alrededor de la aproximación más cercana", dijo Madura. "Yo quería hacer impresiones 3-D de las simulaciones para visualizarlas mejor, lo que resultó tener mucho más éxito del que imaginé". Un artículo que detalla esta investigación ha sido enviado a la revista Monthly Notices de la Royal Astronomical Society. El equipo detalló algunas observaciones clave que exponen algunos de los funcionamientos internos del sistema. Durante los últimos tres pasajes del periastro, telescopios terrestres en Brasil, Chile, Australia y Nueva Zelanda han monitoreado una sola longitud de onda de la luz azul emitida por los átomos de helio que han perdido un solo electrón. Según el modelo, son las condiciones de las pistas de emisión de helio en el viento de la estrella primaria. El Espectrógrafo de Imágenes del Telescopio Espacial (ITS) a bordo del Hubble capta una longitud de onda diferente de la luz azul emitida por los átomos de hierro que han perdido dos electrones, lo que revela de forma única donde se establece el gas radiante de la estrella primaria por la intensa luz ultravioleta de su compañera. Por último, los rayos X del sistema llevan la información directamente desde la zona de colisión del viento, donde los vientos opuestos crean ondas de choque que calientan el gas a cientos de millones de grados. "Los cambios en los rayos X son una sonda directa de la zona de colisión y reflejan los cambios en la forma en que estas estrellas pierden masa", dijo Michael Corcoran, un astrofísico de la Asociación de Universidades de Investigación Espacial con sede en Columbia, Maryland. Él y sus colegas compararon emisiones del periastro registradas en los últimos 20 años por el explorador de rayos X Rossi de la NASA, que dejó de funcionar en 2012, y el telescopio de rayos X a bordo del satélite Swift de la NASA. En julio de 2014, cuando las estrellas se acercaban una a la otra, Swift observó una serie de llamaradas que culminaron en la emisión más brillante de rayos X visto desde Eta Carinae. Esto implica un cambio en la pérdida de masa por una de las estrellas, pero los rayos X por sí solo no puede determinar cuál. Mairan Teodoro del Goddard dirigió la campaña terrestre de seguimiento de la emisión de helio. "La emisión de 2014 es casi idéntica a lo que vimos en el periastro anterior en 2009, lo que sugiere que el viento primario ha sido constante y que el viento de la compañera es responsable de las llamaradas de rayos X", explicó. Después de que astronautas de la NASA repararon el instrumento del STIS del Telescopio Espacial Hubble en 2009, Gull y sus colaboradores pidieron utilizarlo para observar Eta Carinae. Al separar la luz de las estrellas en un espectro de arco iris, el SITS revela la composición química de su entorno. Pero el espectro también mostró tenues estructuras cerca de las estrellas que sugerían que el instrumento podría ser utilizado para mapear una región cerca del sistema binario con un detalle nunca antes visto. SITS ve sus objetivos a través de una sola rendija estrecha para limitar la contaminación de otras fuentes. Desde diciembre de 2010, el equipo de Gull ha asignado regularmente una región centrada en el binario para capturar espectros en 41 lugares diferentes, un trabajo similar a la construcción de una imagen panorámica a partir de una serie de instantáneas. La vista se extiende por unos 430 mil millones millas (670 mil millones kilómetros), o alrededor de 4.600 veces la distancia media Tierra-Sol. Las imágenes resultantes, reveladas por primera vez el miércoles, muestran que la emisión de hierro doblemente ionizado proviene de una estructura gaseosa compleja de casi una décima parte de un año luz de diámetro, la cual Gull compara al cangrejo azul de Maryland. Mirando a través de las imágenes SITS, se pueden ver vastas capas de gas que representan las "garras" del cangrejo expulsadas a distancia de las estrellas con velocidades medidas de aproximadamente 1.000.000 mph (1,6 millones de km/h). Con cada aproximación cercana, se forma una cavidad espiral en el viento de la estrella más grande y luego se expande hacia el exterior junto con él, creando el caparazón del cangrejo. "Estos caparazones de gas persisten durante miles de veces la distancia entre la Tierra y el sol", explicó Gull. "Retrocediendo sobre ellas, nos encontramos con que los caparazones comenzaron a moverse lejos de la estrella primaria hace alrededor de 11 años o tres pasajes del periastro, lo que nos proporciona una forma adicional de vislumbrar lo que ocurrió en el pasado reciente". iones de hierro súper estrella Eta Carinae Cuando las estrellas se acercan, la compañera se sumerge en la parte más gruesa del viento de la primaria, que absorbe la luz UV y evita que la radiación llegue a los caparazones de gas distantes. Sin esta energía para excitarle, el hierro doblemente ionizado deja de emitir luz y la estructura de cangrejo desaparece en esta longitud de onda. Una vez que la compañera se balancea alrededor de la primaria y borra el viento más denso, sus escapes de luz UV re-energizan átomos de hierro en los caparazones, y lvuelve a aparecer el cangrejo. Las estrellas masivas como Eta Carinae podrían un día terminar sus vidas en explosiones de supernovas. Para las estrellas, la masa es el destino, y lo que va a determinar su destino final es la cantidad de materia que pueden perder - a través de los vientos estelares o erupciones que aún son inexplicables - antes de que se queden sin combustible y colapsen bajo su propio peso. Por ahora, dicen los investigadores, no hay evidencia para sugerir una inminente desaparición de la conexión en las estrellas. Ellos están explorando el rico conjunto de datos del pasaje del periastro del 2014 para hacer nuevas predicciones, que se pondrán a prueba cuando las estrellas se reunan de nuevo en febrero 2020.
Modificado por última vez enLunes, 02 Noviembre 2015 22:06