El Hubble observa dos jóvenes Nebulosas Planetarias en evolución rápida


Las nebulosas planetarias, cuyas estrellas arrojan sus capas a lo largo de miles de años, pueden convertirse en molinos de movimiento confuso mientras se hinchan sus capas y chorros de gas caliente. Nuevas imágenes del telescopio espacial Hubble de la NASA / ESA han ayudado a los astrónomos a identificar cambios rápidos en el material que se despega de las estrellas en los centros de dos jóvenes nebulosas planetarias cercanas: NGC 6302 y NGC 7027.

NGC 6302, comúnmente conocida como la Nebulosa de la Mariposa, se encuentra a 2.417 años luz de distancia en la constelación de Scorpius, el escorpión. Su forma de mariposa se extiende por más de dos años luz, que es aproximadamente la mitad de la distancia desde el Sol hasta Próxima Centauri.

NGC 7027 reside aproximadamente a 3.000 años luz de distancia en la constelación de Cygnus. El objeto astronómico es inusualmente pequeño, mide solo 0.2 por 0.1 años luz.

"Las nuevas observaciones de Hubble de longitud de onda múltiple proporcionan el panorama más completo hasta la fecha de estas dos espectaculares nebulosas", dijo el Dr. Joel Kastner, astrónomos del Instituto de Tecnología de Rochester.

"Cuando estaba descargando las imágenes resultantes, me sentí como un niño en una tienda de dulces".

Las nuevas imágenes del Hubble revelan con vívido detalle cómo NGC 6302 y NGC 7027 se están dividiendo en escalas de tiempo extremadamente cortas.

En particular, las amplias panorámicas en longitud de onda múltiple del Hubble de cada nebulosa están ayudando a los investigadores a rastrear las historias de ondas de choque en estos objetos astronómicos.

Tales choques se generan típicamente cuando los vientos estelares rápidos golpean y barren más lentamente la materia, expandiendo el gas y el polvo expulsado por la estrella en su pasado reciente, generando cavidades en forma de burbujas con paredes bien definidas.

Los astrónomos sospechan que en el corazón de cada nebulosa habitan dos estrellas orbitando una alrededor de la otra.

La evidencia de un "dúo dinámico central" (dos estrellas) proviene de las formas extrañas de estas nebulosas; Cada una tiene una cintura pinchada y polvorienta, y lóbulos polares o flujos de salidas, así como otros patrones simétricos más complejos.

Una teoría líder para explicar la generación de tales estructuras en las nebulosas planetarias es que la estrella que pierde masa es una de las dos estrellas en un sistema binario. Esto explica de la siguiente manera.

Las dos estrellas se orbitan entre sí lo suficientemente cerca como para que eventualmente interactúen, produciendo un disco de gas alrededor de una o ambas estrellas. Luego, el disco lanza chorros que inflan los lóbulos polarizados de gas, produciendo la salida de este material.

Otra hipótesis popular relacionada con este fenómeno nos dice que la estrella más pequeña de la pareja puede fusionarse con su compañera estelar hinchada y de evolución más rápida.

Esta configuración de estrella binaria de muy corta duración también puede generar chorros oscilantes, formando los flujos de salida bipolares característicos, comúnmente vistos en las nebulosas planetarias. Sin embargo, las estrellas compañeras, que se sospecha existen en estas nebulosas planetarias, no se han observado directamente.

Los científicos sugieren que esto puede deberse a que estas estrellas compañeras están al lado de, o ya han sido tragados por, estrellas gigantes rojas mucho más grandes y brillantes.

Crédito de la imagen: NASA / ESA / J. Kastner, Instituto de Tecnología de Rochester.

NGC 6302 exhibe un patrón distintivo en forma de S visto en naranja rojizo en la imagen. La "S" solo aparece cuando es capturada por el filtro de la cámara del Hubble, que registra la emisión infrarroja cercana de átomos de hierro individualmente ionizados.

"La forma de S en la emisión de hierro de NGC 6302 es una verdadera revelación", dijo el Dr. Kastner.

"La forma de S marca directamente las expulsiones más recientes de la región central, ya que las colisiones dentro de la nebulosa son particularmente violentas en estas regiones específicas de NGC 6302".

"Esta emisión de hierro es un marcador sensible de colisiones energéticas entre vientos más lentos y vientos rápidos de las estrellas", dijo el Dr. Bruce Balick, astrónomo de la Universidad de Washington.

"Se observa comúnmente en restos de supernovas y núcleos galácticos activos, y chorros de salida desde estrellas recién nacidas, pero rara vez se ve en las nebulosas planetarias".

"Es importante destacar que la imagen de emisión de hierro muestra que los vientos rápidos fuera del eje penetran mucho en la nebulosa como si fueran tsunamis, destruyendo los antiguos grupos de materia en su camino y dejando únicamente largas colas de escombros".

La imagen adjunta de NGC 7027, que se asemeja a las chinches metálicas, indica que durante siglos su masa se había estado hinchando lentamente en patrones silenciosos, esféricamente simétricos o tal vez espirales, hasta hace relativamente poco.

"En algunos aspectos, los cambios dentro de esta nebulosa son aún más dramáticos que los de NGC 6302", dijo el Dr. Kastner.

"Recientemente, algo se volvió 'loco' en el centro, produciendo un nuevo patrón de hoja de trébol, con balas de material disparadas en direcciones específicas".

"Tenemos la sospecha de que esta nebulosa es un gran ejemplo de lo que sucede cuando una estrella gigante roja se traga abruptamente a su compañera", dijo el Dr. Rodolfo Montez Jr., astrónomo del Centro de astrofísica Harvard-Smithsonian.

Referencia del documento científico:
Joel H. Kastner et al. 2020. First Results from a Panchromatic HST/WFC3 Imaging Study of the Young, Rapidly Evolving Planetary Nebulae NGC 7027 and NGC 6302. Galaxies 8 (2): 49; doi: 10.3390/galaxies8020049

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