La luz de la estrella y el polvo que ilumina pueden no ser suficientes para impulsar fuertes vientos que transportan los ingredientes para la vida por toda la galaxia. Ésta es la conclusión de un nuevo estudio de la Universidad Tecnológica Chalmers de Suecia basado en observaciones minuciosas de la estrella gigante roja R Doradus. Los hallazgos desafían las explicaciones de larga data sobre cómo los átomos vitales para la vida se propagan por el espacio.
“Pensábamos que teníamos una buena idea de cómo funciona el proceso. Resulta que estábamos equivocados. Para nosotros, como científicos, este es el resultado más emocionante”, dijo Theo Khoury, astrónomo de Chalmers y codirector del estudio.
¿Por qué el viento estelar es importante para la vida?
Comprender cómo comenzó la vida en la Tierra requiere saber cómo las estrellas distribuyen los elementos que hacen posibles los planetas y la biología. Durante años, los astrónomos han creído que los vientos estelares de las estrellas gigantes rojas son impulsados cuando la luz de las estrellas choca con el polvo recién formado. Se cree que estos vientos propagan carbono, oxígeno, nitrógeno y otros elementos esenciales para la vida por toda la galaxia. Y las nuevas observaciones de Doradas sugieren que esta explicación no funciona del todo.
Las estrellas gigantes rojas son estrellas envejecidas y más frías asociadas con nuestro Sol. Cuando llegan al final de sus vidas, arrojan grandes cantidades de material a través del poderoso viento estelar. Este proceso enriquece el espacio interestelar con las materias primas necesarias para formar futuras estrellas, planetas y, en última instancia, vida. Sin embargo, la fuerza exacta detrás de estos vientos sigue siendo incierta.
Los granos de polvo son demasiado pequeños para escapar
Y al estudiar Dorados, que está relativamente cerca de la Tierra, los astrónomos descubrieron que el polvo circundante es extremadamente pequeño. Los granos no son lo suficientemente grandes como para que la luz de las estrellas los empuje hacia afuera con suficiente energía para escapar al espacio interestelar.
El equipo de investigación, con sede en la Universidad Tecnológica de Chalmers, publicó sus hallazgos en la revista Astronomy and Astrophysics.
“Usando los mejores telescopios del mundo, ahora podemos hacer observaciones detalladas de las estrellas gigantes más cercanas. Y Doradus es uno de nuestros objetivos favoritos: es brillante, cercano y tan común como el tipo más común de gigante roja”, dijo Theo Khoury.
Observaciones y simulaciones de alta resolución.
El equipo observó a R. Doradus utilizando el instrumento esférico del Very Large Telescope de ESO. Midieron la luz reflejada por el polvo dentro de una región del tamaño de nuestro sistema solar. Al estudiar la luz polarizada en diferentes longitudes de onda, los investigadores pudieron determinar el tamaño y la estructura del grano. El polvo coincide con tipos conocidos de polvo de estrellas, incluidos los silicatos y la alúmina.
Estas observaciones detalladas se combinaron con simulaciones informáticas avanzadas diseñadas para modelar cómo interactúa la luz de las estrellas con las partículas de polvo.
“Por primera vez pudimos realizar pruebas rigurosas para comprobar si estas partículas de polvo podían sufrir un impacto suficientemente fuerte de la luz de las estrellas”, afirma Thibaut Schirmer.
Los resultados fueron inesperados. Y las partículas de polvo alrededor de Doradus suelen tener sólo diezmilésimas de milímetro. Este tamaño es demasiado pequeño para que la luz de las estrellas por sí sola empuje el material hacia afuera y impulse el viento estelar al espacio.
“Es evidente que hay polvo y está iluminado por estrellas”, afirma Thiebault Schirmer. “Pero simplemente no proporciona suficiente poder para explicar lo que vemos”.
Fuerzas alternativas en acción
Dado que el polvo impulsado por la luz de las estrellas ya no puede explicar completamente el viento de Dorados, los investigadores creen que otros procesos deben desempeñar un papel importante. Observaciones anteriores realizadas con el telescopio ALMA mostraron burbujas gigantes subiendo y bajando por la superficie de la estrella.
“Incluso si la explicación más simple no funciona, hay opciones interesantes que explorar”, afirmó Wouter Willemings, profesor de Chalmers y coautor del estudio. “Las burbujas convectivas gigantes, las pulsaciones estelares o los episodios dramáticos de formación de polvo pueden ayudar a explicar cómo se desencadenan estos vientos”.
Más sobre la investigación
“Una visión empírica de la atmósfera extendida y la envoltura interna de la estrella rama gigante asintótica R Doradus II. Limitación de las propiedades de las partículas de polvo con modelado de transferencia radiativa”, se publica en Astronomy and Astrophysics.
El trabajo forma parte del proyecto interdisciplinario “Origen y destino del polvo en nuestro universo”, financiado por la Fundación Knut y Alice Wallenberg. El proyecto es una colaboración entre la Universidad Tecnológica de Chalmers y la Universidad de Gotemburgo.
El equipo de investigación estuvo formado por Thibaut Schirmer, Theo Khoury, Wouter Vlemings, Gunnar Nyman, Matthias Meyerker, Ramlal Unnikrishnan, Behzad Boznordi Arbab, Kirsten K. Incluye Knudsen y Suzanne Aalto. Todos los coautores residen en la Universidad Tecnológica de Chalmers, Suecia, excepto Gunnar Nyman, que trabaja en la Universidad de Gotemburgo.
El equipo utilizó el instrumento Sphere (Investigación espectropolarimétrica de exoplanetas de alto contraste) en el Very Large Telescope (VLT) en el Observatorio Paranal en Chile. El VLT es operado por ESO, el Observatorio Europeo Austral. Suecia es uno de los 16 estados miembros de ESO.
Más sobre Estrella y Dorados
Y Doradus es una estrella gigante roja a unos 180 años luz de la Tierra en la constelación austral de Dorado, también conocida como Pez Espada. Comenzó su vida con una masa similar a la del Sol pero ahora se encuentra en el final de su evolución estelar. La estrella está clasificada como estrella AGB (AGB = Rama Gigante Asintótica).
En esta etapa pierden su capa exterior a través del aire denso compuesto de gas y polvo. Y Doradus pierde alrededor de un tercio de la masa de la Tierra cada década, mientras que algunas estrellas similares pierden masa a un ritmo cientos o incluso miles de veces mayor. Dentro de unos miles de millones de años, se espera que el Sol entre en la misma fase y se vuelva como Dorados.
