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Un faro espacial

29 Mar. 2011

Nada es inmutable en el Universo... pero no es fácil ver los cambios en directo. Este extraordinario video de la rotación de la nebulosa de la Mariposa nos ayuda entender los chorros de alta velocidad observados en muchos astros. El estudio, liderado por investigadores españoles, es el resultado de la composición de imágenes de alta calidad tomadas en el Observatorio del Roque de los Muchachos durante dos décadas.

Las distancias entre las estrellas de nuestro firmamento son tan grandes que la mayoría de ellas evolucionan de forma aislada. Pero no siempre es así: hay casos en que la interacción entre dos estrellas relativamente cercanas determina su evolución y destino, y da lugar a algunos de los fenómenos más espectaculares observados en el Universo.

Una de las interacciones más comunes es la transferencia de masa entre estrellas que viven en pareja, orbitando la una alrededor de la otra. En estos casos, la distancia entre las dos estrellas es lo bastante pequeña como para que la fuerza gravitatoria de una de ellas le permita atrapar parte del material gaseoso expulsado por su compañera. Esta transferencia de masa genera también un exceso de energía en el sistema que, en muchos casos, se libera expulsando parte del gas a gran velocidad a modo de “válvula de escape”. Así se forman la mayoría de los chorros de alta velocidad (jets en inglés) observados en muchos objetos astrofísicos.

La Nebulosade la Mariposa (su nombre científico es Minkowski 2-9, en honor a su descubridor) contiene un ejemplo excepcional de jet astrofísico, ya que su movimiento no está “congelado” en el cielo, sino que puede observarse en tiempo real. Los astrofísicos han estudiado su evolución durante los últimos 60 años. En Astronomía, este suele ser un lapso de tiempo demasiado corto para que se aprecien cambios pero, en el caso de la Nebulosa de la Mariposa, es suficiente para observar cómo su sistema central de dos estrellas en interacción produce un jet, que, además de propagarse a la velocidad de cincuenta millones de km/h, también gira alrededor de la nebulosa como si fuera un faro en la costa, dando una vuelta cada 90 años. Es un verdadero faro espacial.

El grupo investigador está liderado por Romano Corradi, astrofísico del Instituto de Astrofísica de Canarias, y ha recolectado imágenes de alta calidad del sistema durante más de 20 años.  “Hemos producido el primer video de la rotación del jet de la Nebulosa de la Mariposa —dice Romano Corradi—.  Este tipo de trabajo no es muy común en Astrofísica: basta pensar en el concepto que tenemos de un cielo inmutable con sus estrellas fijas, cuyo origen se remonta a la astronomía y filosofía clásicas. Y no es de extrañar, ya que los tiempos característicos de evolución de las estrellas y las galaxias son generalmente de miles de millones de años, al lado de los cuales nuestras vidas no son más que un parpadeo. Pero la Nebulosa de la Mariposa es un objeto excepcional en cuya estructura podemos detectar cambios, año tras año, con la instrumentación disponible hoy en día.”

La mayoría de las imágenes de los últimos 15 años se han tomado con el Telescopio Óptico Nórdico (NOT) en el Observatorio del Roque de los Muchachos en La Palma. La excelente calidad del sitio de observación y del telescopio ha permitido un estudio detallado del fenómeno. “Gracias a estos datos —continua Miguel Santander, del Observatorio Astronómico Nacional de Madrid y miembro del equipo investigador—  hemos comprobado que la Nebulosa de la Mariposa no produce un haz de luz en rotación como un faro terrestre, sino un chorro de partículas de muy alta velocidad (una especie de spray), cuya dirección de propagación cambia en el tiempo debido al movimiento orbital de las dos estrellas en el centro de la nebulosa”. Estas últimas son, también, peculiares. Los investigadores creen que el sistema contiene una estrella cien veces más grande que el Sol y relativamente fría (una gigante roja), y otra cien veces más pequeña que el Sol pero muy caliente (una enana blanca). Ambas estrellas, de masa similar a la del Sol, están en la fase final de sus vidas, y la distancia entre ellas es comparable a la distancia entre el Sol y Urano.

La Nebulosa de la Mariposa es una nebulosa planetaria, una fase avanzada en la evolución de las estrellas como el Sol o algo más masivas. Hoy en día, varias teorías proponen la producción de jets como el mecanismo principal para crear las formas extraordinarias que observamos en algunas de estas nebulosas planetarias. Bruce Balick, astrofísico de la Universidad de Washington en Seattle (Estados Unidos) y otro promotor y miembro del proyecto, explica que, efectivamente, los jets que los astrofísicos creen responsables del moldeado de estas nebulosas actúan de manera similar a los chorros producidos por los motores de los aviones a reacción: “Al igual que en las turbinas de los aviones, estas parejas de estrellas producirían chorros supersónicos de gas en ciertas direcciones, que barrerían y comprimirían todo el medio gaseoso que encontrasen en su camino. Las ondas de choque resultantes esculpirían las formas alargadas observadas en muchas nebulosas”.

El estudio de la Nebulosa de la Mariposa continuará en los próximos años para confirmar algunas de las conclusiones de este trabajo y mejorar nuestra comprensión de un astro que demuestra ser clave para entender, no solamente el final de la vida de estrellas como el Sol, sino también la formación de jets en estrellas y galaxias, un fenómeno de gran relevancia en la Astrofísica moderna.

El trabajo se publica hoy en la revista internacional Astronomy and Astrophysics (Vol. 529, A43)

Nota sobre el video adjunto:

El video empieza con una imagen real de la Nebulosa de la Mariposa obtenida con el telescopio espacial Hubble.  Tridimensionalmente, se puede imaginar como una estructura tipo “reloj de arena”,  vista de lado. El cuerpo principal de la nebulosa (el “reloj de arena”) es visible como una estructura alargada en tono rojizo (mayoritariamente debido a emisión del hidrógeno). El jet se puede apreciar como emisión en tono verde debida principalmente a átomos de oxígeno que han sido doblemente ionizados por el choque del jet contra las “paredes” gaseosas de la nebulosa. Luego sigue una recreación por ordenador del sistema de dos estrellas orbitando en el centro de la nebulosa y de la formación y rotación del jet (“efecto faro”).  Termina con el video real del movimiento del jet observado con el Telescopio Óptico Nórdico situado en el Observatorio Astrofísico de la isla de La Palma entre  1997 y 2010. 

Descargar vídeo: formato 4x3 | formato 16x9

Créditos del vídeo: Gabriel Pérez- Instituto de Astrofísica de Canarias.

Imágenes reales del vídeo: Obtenidas con el Telescopio Óptico Nórdico (www.not.iac.es) situado en el Observatorio del Roque de Los Muchachos y con el Telescopio Espacial Hubble.

Personas de Contacto:

Romano Corradi (IAC, Tenerife, rcorradi@iac.es, tel. 922435719 / 647234968)

Miguel Santander-García (OAN, Madrid, m.santander@oan.es, tel. 918855060- ext. 215 / 670243627)

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