Ricas en rubidio

El Rubidio es detectado como una línea de absorción muy intensa a una longitud de onda de 7.800 angstroms. Se muestra un espectro de una de las estrellas ricas en Rubidio descubiertas superpuesto con una impresión artística de una estrella AGB. Imagen: IA
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La detección ha sido posible tras analizar a  más de 100 espectros de alta resolución obtenidos principalmente con el Telescopio William Herschel, del Observatorio del Roque de los Muchachos

Los resultados se publican hoy jueves en la revista electrónica Science Express

Un equipo internacional de astrónomos liderados por los investigadores españoles Domingo Aníbal García Hernández y Pedro García Lario, de la Agencia Espacial Europea (ESA) en Madrid –anteriormente investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC)-, y entre los que se encuentran Arturo Manchado Torres, del IAC y del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), junto con Josep Maria Trigo Rodríguez, del CSIC-IEEC, han descubierto que las estrellas de masa intermedia más evolucionadas de nuestra galaxia están altamente enriquecidas con Rubidio, en concreto con el isótopo radioactivo Rubidio-87. Se trata de la primera evidencia observacional de que estas estrellas producen enormes cantidades de este isótopo, tal y como predecían los modelos teóricos de nucleosíntesis estelar desde hace más de 40 años.

Este descubrimiento ha sido posible gracias a más de 100 espectros ópticos de alta resolución obtenidos principalmente con el Telescopio William Herschel (WHT), de 4,2 m, operado por el Grupo de Telescopios Isaac Newton en el Observatorio del Roque de los Muchachos (Garafía, La Palma), junto con el telescopio de 3,6 m del ESO en La Silla (Chile). Los resultados de este estudio sobre 17 estrellas de rubidio claramente identificadas serán publicados por la revista Science y han sido anunciados hoy jueves, 9 de noviembre, en la revista electrónica Science Express.

Química oculta

“Los modelos teóricos de nucleosíntesis estelar -explica Domingo Aníbal García Hernández- predecían que el Rubidio debía estar presente en grandes cantidades en estrellas viejas con masas entre 4 y 8 veces la masa del Sol. Estas estrellas son conocidas como estrellas AGB (de sus siglas en inglés, Asymptotic Giant Branch) de masa intermedia, que anteriormente han sido Gigantes Rojas y que ahora están al final de su vida, en la fase previa a la formación de Nebulosas Planetarias, antes de terminar como Enanas Blancas.”

Según este investigador, la razón fundamental por la que esta enorme sobreproducción de Rubidio no haya sido detectada hasta ahora es que estas estrellas experimentan una enorme pérdida de masa en la etapa final de sus vidas, de hasta el 80% de su masa inicial. Tal pérdida da lugar a la formación de una envoltura circunestelar fría de gas y polvo que oculta la luz procedente de la estrella central en luz visible. “En luz infrarroja –advierte- estas estrellas son de los objetos más brillantes del cielo. Sin embargo, en luz visible, donde se encuentra la información necesaria para calcular la cantidad de Rubidio presente, son mucho más débiles y difíciles de estudiar, incluso con grandes telescopios.”

Además, no se han obtenido observaciones de las predicciones teóricas hasta estos resultados “debido principalmente –explica Pedro García Lario- a que todos los estudios previos de estrellas AGB han estado altamente sesgados hacia estrellas AGB menos masivas (entre 1 y 3 masas solares), mientras que nuestros criterios de selección basados en datos infrarrojos del satélite IRAS y medidas de radio de máseres de OH nos han permitido aislar las estrellas AGB más masivas (entre 4 y 8 masas solares) por primera vez”.

Indicador de masa

El estudio aporta un nuevo método de “pesar” estrellas: la detección de Rubidio en otras estrellas podría ser utilizada como un indicador de masa, además de informar de otras características observacionales como sus “colores” infrarrojos y la alta velocidad de las envolturas de las estrellas.

Medio interestelar

Las estrellas con una masa entre 1 y 8 veces la masa del Sol producen en estas últimas fases evolutivas una gran cantidad de elementos exóticos ricos en neutrones (como el Rubidio, el Zirconio, el Ytrio, el Lantano o el Neodimio) que son expulsados hacia la superficie estelar y, posteriormente, liberados al medio interestelar. De ahí la importancia de estas estrellas, que si bien no representan un porcentaje muy alto en nuestra galaxia, sí contribuyen significativamente al enriquecimiento del medio interestelar alterando su composición química e incorporándose a una nueva generación de estrellas y planetas.

Orígenes del Sistema Solar

El descubrimiento de Rubidio en estrellas que han evolucionado como teóricamente lo hará nuestra estrella puede tener importantes implicaciones en el estudio de los orígenes del Sistema Solar. “Algunas anomalías isotópicas observadas en meteoritos primitivos (condritas carbonáceas) podrían ser explicadas –sugiere Josep Maria Trigo- por la presencia de este tipo de estrellas viejas y masivas en la vecindad del Sol durante la formación de todo el Sistema Solar.

Cronómetro radiactivo

El Rubidio-87 es a menudo utilizado como cronómetro radioactivo para datar rocas de la Luna y meteoritos (a través del método de datación Rubidio-Estroncio), puesto que decae a Estroncio-87 con un tiempo de vida medio de 48,8 x 109 años. “Nuestro descubrimiento -concluye Arturo Manchado- sugiere que las edades deducidas a partir del método de Rubidio-Estroncio tienen que ser consideradas únicamente como una medida cualitativa de la edad pues podrían estar alteradas por esta contribución extra de Rubidio inicial. Afortunadamente, otros métodos de datación isotópica (como por ejemplo Plomo-207/Plomo-206) permiten datar de manera cuantitativa la formación de nuestro sistema planetario en 4560±10 millones de años”.

Referencia del estudio:
“Rubidium-rich Asymptotic Giant Branch Stars”. Aceptado por la revista Science el 19 de octubre de 2006. Publicado en Science Express (http://www.scienceexpress.org) el 9 de noviembre de 2006 (DOI:10.1126/science.1133706).

Para más información:

Domingo Aníbal García Hernández
The W.J. McDonald Observatory. The University of Texas at Austin
E-mail:agarcia [at] astro.as.utexas.edu. Tlf.: +1-512-471-3465
Domingo Aníbal García Hernández comenzó esta investigación hace ya algunos años durante la realización de su tesis doctoral en el IAC, bajo la dirección de Arturo Manchado Torres y Pedro García Lario, en la que demostró que estas estrellas estaban enriquecidas en Litio, pero no en otros elementos pesados como Zirconio. Ahora, gracias a una beca posdoctoral de la Agencia Espacial Europea, le ha sido posible finalizar este estudio, ofreciendo la primera evidencia observacional a los modelos teóricos de nucleosíntesis en estas estrellas. Actualmente, trabaja en el W.J. McDonald Observatory de la Universidad de Texas, en Austin (Estados Unidos), con el Profesor David L. Lambert.

Arturo Manchado Torres
Instituto de Astrofísica de Canarias y Consejo Superior de Investigaciones Científicas
E-mail:amt [at] iac.es

Pedro García Lario
European Space Astronomy Centre, ESA
E-mail: Pedro.Garcia-Lario [at] sciops.esa.int

Josep Maria Trigo Rodríguez
Consejo Superior de Investigaciones Científicas e Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC)
E-mail: trigo [at] aliga.ieec.uab.es

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