La nebulosa Boomerang, una nebulosa protoplanetaria que fue creada por una estrella gigante roja moribunda (ubicada a unos 5000 años luz de la Tierra), ha sido un misterio convincente para los astrónomos desde 1995. Fue en este momento, gracias a un equipo que utiliza ahora desarmado el Telescopio Submilimétrico Sueco-ESO de 15 metros (SESTI) en Chile, que esta nebulosa llegó a ser conocida como el objeto más frío del Universo conocido.
Y ahora, más de 20 años después, podemos saber por qué. De acuerdo con un equipo de astrónomos que utilizó la matriz Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), ubicada en el desierto de Atacama en el norte de Chile, la respuesta puede involucrar una pequeña estrella compañera que se hunde en el gigante rojo. Este proceso podría haber expulsado la mayor parte de la materia de la estrella más grande, creando una salida ultra fría de gas y polvo en el proceso.
Los hallazgos del equipo aparecieron en un artículo titulado "El lugar más frío del universo: sondeando el flujo de salida ultrafrío y el disco polvoriento en la nebulosa Boomerang", que apareció recientemente en el Revista Astrofísica. Dirigidos por Raghvendra Sahai, astrónomo del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, argumentan que la rápida expansión de este gas es lo que ha provocado que se enfríe tanto.
Descubierto originalmente en 1980 por un equipo de astrónomos que usaba el telescopio anglo-australiano en el Observatorio Siding Spring, el misterio de esta nebulosa se hizo evidente cuando los astrónomos notaron que parecía estar absorbiendo la luz del Fondo Cósmico de Microondas (CMB). Esta radiación de fondo, que es la energía sobrante del Big Bang, proporciona la temperatura de fondo natural del espacio: 2.725 K (–270.4 ° C; -454.7 ° F).
Para que la Nebulosa Boomerang absorbiera esa radiación, tenía que ser aún más fría que la CMB. Las observaciones posteriores revelaron que este era el caso, ya que la nebulosa tiene una temperatura de menos de medio grado K (-272.5 ° C; -458.5 ° F). La razón de esto, según el estudio reciente, tiene que ver con la nube de gas que se extiende desde la estrella central hasta una distancia de 21,000 UA (21 mil veces la distancia entre la Tierra y el Sol).
La nube de gas, que es el resultado de un avión que está siendo disparado por la estrella central, se está expandiendo a una velocidad que es aproximadamente 10 veces más rápida de lo que una sola estrella podría producir por sí sola. Después de realizar mediciones con ALMA que revelaron regiones del flujo de salida que nunca antes se habían visto (a una distancia de aproximadamente 120,000 UA), el equipo concluyó que esto es lo que está impulsando las temperaturas a niveles inferiores a los de la radiación de fondo
Además, argumentan que este fue el resultado de la estrella central que chocó con un compañero binario en el pasado, e incluso pudieron deducir cómo era la primaria antes de que esto ocurriera. El principal, afirman, era una Rama Roja Gigante (RGB) o una estrella RGB temprana, es decir, una estrella en la fase final de su ciclo de vida, cuya expansión causó que su compañero binario fuera atraído por su gravedad.
La estrella compañera finalmente se habría fusionado con su núcleo, lo que provocó que comenzara la salida de gas. Como Raghvendra Sahai explicó en un comunicado de prensa de NRAO:
“Estos nuevos datos nos muestran que la mayor parte de la envoltura estelar de la masiva estrella gigante roja ha sido lanzada al espacio a velocidades mucho más allá de las capacidades de una sola estrella gigante roja. La única forma de expulsar tanta masa y a velocidades tan extremas es a partir de la energía gravitacional de dos estrellas que interactúan, lo que explicaría las propiedades desconcertantes del flujo de salida ultra frío ".
Estos hallazgos fueron posibles gracias a la capacidad de ALMA de proporcionar mediciones precisas sobre la extensión, edad, masa y energía cinética de la nebulosa. Además, además de medir la tasa de flujo de salida, dedujeron que se ha estado produciendo entre 1050 y 1925 años. Los hallazgos también indican que los días de la nebulosa Boomerang como el objeto más frío en el Universo conocido pueden estar contados.
Mirando hacia el futuro, se espera que la estrella gigante roja en el centro continúe el proceso de convertirse en una nebulosa planetaria, donde las estrellas arrojan sus capas externas para formar una capa de gas en expansión. A este respecto, se espera que se encoja y se caliente, lo que calentará la nebulosa a su alrededor y la hará más brillante.
Como dijo Lars-Åke Nyman, astrónomo del Observatorio Conjunto ALMA en Santiago, Chile, y coautor del artículo:
“Vemos este notable objeto en un período muy especial y muy breve de su vida. Es posible que estos congeladores súper cósmicos sean bastante comunes en el universo, pero solo pueden mantener temperaturas tan extremas durante un tiempo relativamente corto ".
Estos hallazgos también podrían proporcionar nuevas ideas sobre otro misterio cosmológico, que es cómo se comportan las estrellas gigantes y sus compañeros. Cuando la estrella más grande en estos sistemas existe en su fase de secuencia principal, puede consumir a su compañera más pequeña y de manera similar convertirse en un "congelador cósmico". Aquí radica el valor de los objetos como la nebulosa Boomerang, que desafía las ideas convencionales sobre las interacciones de los sistemas binarios.
También demuestra el valor de los instrumentos de la próxima generación como ALMA. Dadas sus capacidades ópticas superiores y su capacidad para obtener más información de alta resolución, pueden mostrarnos algunas cosas nunca antes vistas sobre nuestro Universo, que solo pueden desafiar nuestras nociones preconcebidas de lo que es posible por ahí.
