El polvo está en todas partes en el espacio, pero las cosas omnipresentes son algo de lo que los astrónomos saben poco. "No solo no sabemos qué es el material, sino que no sabemos dónde está hecho o cómo llega al espacio", dijo Donald York, profesor de la Universidad de Chicago. Pero ahora York y un grupo de colaboradores han observado un sistema de doble estrella, HD 44179, que puede estar creando una fuente de polvo. El descubrimiento tiene amplias implicaciones, porque el polvo es crítico para las teorías científicas sobre cómo se forman las estrellas.
El sistema de doble estrella se encuentra dentro de lo que los astrónomos llaman el Rectángulo Rojo, una nebulosa llena de gas y polvo ubicada aproximadamente a 2.300 años luz de la Tierra.
Una de las estrellas dobles es una estrella de rama gigante post-asintótica (post-AGB), un tipo de estrella que los astrónomos consideran una fuente probable de polvo. Estas estrellas, a diferencia del sol, ya han quemado todo el hidrógeno en sus núcleos y se han derrumbado, quemando un nuevo combustible, el helio.
Durante la transición entre la combustión de hidrógeno y helio, que tiene lugar durante decenas de miles de años, estas estrellas pierden una capa externa de su atmósfera. Se puede formar polvo en esta capa de enfriamiento, cuya presión de radiación proveniente del interior de la estrella empuja el polvo lejos de la estrella, junto con una buena cantidad de gas.
En los sistemas de doble estrella, se puede formar un disco de material de la estrella post-AGB alrededor de la segunda estrella más pequeña y de evolución más lenta. "Cuando se forman discos en astronomía, a menudo forman chorros que expulsan parte del material del sistema original, distribuyendo el material en el espacio", explicó York.
"Si una nube de gas y polvo se derrumba bajo su propia gravedad, inmediatamente se calienta y comienza a evaporarse", dijo York. Algo, posiblemente polvo, debe enfriar inmediatamente la nube para evitar que se recaliente.
La estrella gigante sentada en el Rectángulo Rojo se encuentra entre las que están demasiado calientes para permitir la condensación de polvo dentro de sus atmósferas. Y sin embargo, un anillo gigante de gas polvoriento lo rodea.
El equipo de Witt realizó aproximadamente 15 horas de observaciones en la estrella doble durante un período de siete años con el telescopio de 3.5 metros en el Observatorio de Apache Point en Nuevo México. "Nuestras observaciones han demostrado que lo más probable es que la interacción gravitacional o de marea entre nuestra estrella gigante Red Rectangle y una estrella compañera cercana al sol provoque que el material abandone la envoltura del gigante", dijo el colaborador Adolph Witt, de la Universidad de Toledo.
Parte de este material termina en un disco de polvo acumulado que rodea a esa pequeña estrella compañera. Poco a poco, durante un período de aproximadamente 500 años, el material se convierte en espiral en la estrella más pequeña.
Justo antes de que esto suceda, la estrella más pequeña expulsa una pequeña fracción de la materia acumulada en direcciones opuestas a través de dos chorros gaseosos, llamados "chorros bipolares".
Otras cantidades del material extraídas del sobre del gigante terminan en un disco que bordea ambas estrellas, donde se enfría. "Los elementos pesados como el hierro, el níquel, el silicio, el calcio y el carbono se condensan en granos sólidos, que vemos como polvo interestelar, una vez que salen del sistema", explicó Witt.
La producción de polvo cósmico ha eludido la detección telescópica porque solo dura unos 10.000 años, un breve período en la vida de una estrella. Los astrónomos han observado otros objetos similares al Rectángulo Rojo en el vecindario de la Tierra de la Vía Láctea. Esto sugiere que el proceso que ha observado el equipo de Witt es bastante común cuando se observa durante la vida útil de la galaxia.
"Procesos muy similares a lo que estamos observando en la nebulosa del Rectángulo Rojo han sucedido tal vez cientos de millones de veces desde la formación de la Vía Láctea", dijo Witt, quien se asoció con amigos desde hace mucho tiempo en Chicago para el estudio.
El equipo se había propuesto alcanzar un objetivo relativamente modesto: encontrar la fuente de radiación ultravioleta lejana del Rectángulo Rojo. El Rectángulo Rojo muestra varios fenómenos que requieren radiación ultravioleta lejana como fuente de energía. "El problema es que la estrella central muy luminosa en el Rectángulo Rojo no está lo suficientemente caliente como para producir la radiación UV requerida", dijo Witt, por lo que él y sus colegas se dispusieron a encontrarla.
Resultó que ni la estrella en el sistema binario es la fuente de la radiación UV, sino más bien la región interna caliente del disco que gira alrededor del secundario, que alcanza temperaturas cercanas a los 20,000 grados. Sus observaciones, dijo Witt, "han sido mucho más productivas de lo que podríamos haber imaginado en nuestros sueños más salvajes".
Fuente: Universidad de Chicago.
