Finalmente sabemos por qué la nebulosa del Boomerang está más fría que el espacio mismo
Por Matt Williams para Universe Today Junio 6 de 2017
La Nebulosa Boomerang, una nebulosa proto-planetaria 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 usó la Ahora desmantelada Telescopio Submillimétrico Sueco-ESO de 15 metros (SESTI) en Chile, que esta nebulosa llegó a ser conocida como el objeto más frío en el Universo conocido.
Y ahora, más de 20 años después, podemos saber por qué. Según un equipo de astrónomos que utilizó el Arreglo de Milimetros / submilimetros de Atacama (ALMA) - ubicado en el desierto de Atacama, en el norte de Chile - la respuesta puede incluir una pequeña estrella compañera que se sumerge en el gigante rojo. Este proceso podría haber expulsado la mayor parte de la materia de la estrella más grande, creando una salida ultrafria de gas y polvo en el proceso.
Los hallazgos del equipo aparecieron en un artículo titulado "The Coldest Place in the Universe: Probing the Ultra-cold Outflow y Dusty Disk in the Boomerang Nebula"(El Lugar Más Frío en el Universo: el sondeo del Ultra-frío flujo y el Disco Polvoriento en la Nebulosa Boomerang), que apareció recientemente en el Astrophysical Journal. Dirigidos por Raghvendra Sahai, un astrónomo del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, sostienen que la rápida expansión de este gas es lo que le ha hecho tan frío.
Imagen compuesta de la nebulosa de Boomerang, con observaciones de ALMA (anaranjadas) que muestran la salida en forma de reloj de arena en la parte superior de una imagen del telescopio espacial Hubble (azul). Crédito de la imagen: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); NASA/ESA Hubble; NRAO/AUI/NSF
Originalmente descubierta en 1980 por un equipo de astrónomos que usaban el telescopio anglo-australiano en el Observatorio de la Primavera de Siding, el misterio de esta nebulosa se hizo evidente cuando los astrónomos notaron que parecía estar absorbiendo la luz del Fondo Cósmico de Microondas. 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 de Boomerang absorba esa radiación, tenía que ser incluso más fría que el CMB. Las observaciones posteriores revelaron que esto era de hecho 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 a 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 chorro 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 de salida nunca antes vistas (hasta una distancia de aproximadamente 120.000 AUs), el equipo llegó a la conclusión de 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 que la estrella central chocó con un compañero binario en el pasado, e incluso fueron capaces de deducir cómo era la primaria antes de que esto ocurriera. El principal, afirman, era una rama gigante roja (RGB) o una estrella temprana-RGB - es decir, una estrella en la fase final de su ciclo de vida - cuya expansión causó que su compañero binario fuera arrastrado por su gravedad.
Imagen del ALMA (The Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA)) de la Nebulosa del Bumerán, mostrando su flujo masivo. Crédito de la imagen: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), R. Sahai
La estrella compañera habría fusionado con su núcleo, lo que causó el flujo de salida de gas para comenzar. Como Raghvendra Sahai explicó en un comunicado de prensa de NRAO:
Estos hallazgos fueron posibles gracias a la habilidad de ALMA para proporcionar mediciones precisas sobre el alcance, la edad, la masa y la energía cinética de la nebulosa. Además, además de medir la tasa de flujo de salida, se dieron cuenta de que ha estado ocurriendo por alrededor de 1050 a 1925 años. Los hallazgos también indican que los días de la Nebulosa del Boomerang como el objeto más frío en el Universo conocido pueden estar numerados.
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 desprenden sus capas externas para formar una concha expansiva de gas. En este sentido, se espera que se contraiga y se caliente, lo que calentará la nebulosa alrededor de él y lo hará más brillante.
Como dijo Lars-Åke Nyman, astrónomo del Observatorio Conjunto ALMA en Santiago de Chile, y coautor del artículo, dijo:
Estos hallazgos también podrían proporcionar nuevos conocimientos sobre otro misterio cosmológico, que es cómo las estrellas gigantes y sus compañeros se comportan. Cuando la estrella más grande en estos sistemas existe su fase de secuencia principal, puede consumir su compañero más pequeño y de manera similar convertirse en un "congelador cósmico". Aquí reside el valor de objetos como la nebulosa de Boomerang, que desafía ideas convencionales sobre las interacciones de 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 información de mayor resolución, pueden mostrarnos algunas cosas nunca antes vistas de nuestro Universo, las cuales sólo pueden desafiar nuestras nociones preconcebidas de lo que es posible.
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Por Matt Williams para Universe Today Junio 6 de 2017
La Nebulosa Boomerang, una nebulosa proto-planetaria 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 usó la Ahora desmantelada Telescopio Submillimétrico Sueco-ESO de 15 metros (SESTI) en Chile, que esta nebulosa llegó a ser conocida como el objeto más frío en el Universo conocido.
Y ahora, más de 20 años después, podemos saber por qué. Según un equipo de astrónomos que utilizó el Arreglo de Milimetros / submilimetros de Atacama (ALMA) - ubicado en el desierto de Atacama, en el norte de Chile - la respuesta puede incluir una pequeña estrella compañera que se sumerge en el gigante rojo. Este proceso podría haber expulsado la mayor parte de la materia de la estrella más grande, creando una salida ultrafria de gas y polvo en el proceso.
Los hallazgos del equipo aparecieron en un artículo titulado "The Coldest Place in the Universe: Probing the Ultra-cold Outflow y Dusty Disk in the Boomerang Nebula"(El Lugar Más Frío en el Universo: el sondeo del Ultra-frío flujo y el Disco Polvoriento en la Nebulosa Boomerang), que apareció recientemente en el Astrophysical Journal. Dirigidos por Raghvendra Sahai, un astrónomo del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, sostienen que la rápida expansión de este gas es lo que le ha hecho tan frío.
Imagen compuesta de la nebulosa de Boomerang, con observaciones de ALMA (anaranjadas) que muestran la salida en forma de reloj de arena en la parte superior de una imagen del telescopio espacial Hubble (azul). Crédito de la imagen: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); NASA/ESA Hubble; NRAO/AUI/NSF
Originalmente descubierta en 1980 por un equipo de astrónomos que usaban el telescopio anglo-australiano en el Observatorio de la Primavera de Siding, el misterio de esta nebulosa se hizo evidente cuando los astrónomos notaron que parecía estar absorbiendo la luz del Fondo Cósmico de Microondas. 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 de Boomerang absorba esa radiación, tenía que ser incluso más fría que el CMB. Las observaciones posteriores revelaron que esto era de hecho 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 a 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 chorro 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 de salida nunca antes vistas (hasta una distancia de aproximadamente 120.000 AUs), el equipo llegó a la conclusión de 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 que la estrella central chocó con un compañero binario en el pasado, e incluso fueron capaces de deducir cómo era la primaria antes de que esto ocurriera. El principal, afirman, era una rama gigante roja (RGB) o una estrella temprana-RGB - es decir, una estrella en la fase final de su ciclo de vida - cuya expansión causó que su compañero binario fuera arrastrado por su gravedad.
Imagen del ALMA (The Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA)) de la Nebulosa del Bumerán, mostrando su flujo masivo. Crédito de la imagen: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), R. Sahai
La estrella compañera habría fusionado con su núcleo, lo que causó el flujo de salida de gas para comenzar. 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 gigantesca estrella gigante roja ha sido explotada en el espacio a velocidades muy superiores a las capacidades de una única estrella gigante roja. La única forma de expulsar tanta masa ya velocidades tan extremas es a partir de la energía gravitatoria de dos estrellas que interactúan, lo que explicaría las propiedades desconcertantes de la salida ultrafria ".
Estos hallazgos fueron posibles gracias a la habilidad de ALMA para proporcionar mediciones precisas sobre el alcance, la edad, la masa y la energía cinética de la nebulosa. Además, además de medir la tasa de flujo de salida, se dieron cuenta de que ha estado ocurriendo por alrededor de 1050 a 1925 años. Los hallazgos también indican que los días de la Nebulosa del Boomerang como el objeto más frío en el Universo conocido pueden estar numerados.
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 desprenden sus capas externas para formar una concha expansiva de gas. En este sentido, se espera que se contraiga y se caliente, lo que calentará la nebulosa alrededor de él y lo hará más brillante.
Como dijo Lars-Åke Nyman, astrónomo del Observatorio Conjunto ALMA en Santiago de Chile, y coautor del artículo, dijo:
"Vemos este objeto notable en un período muy especial, de muy corta duración de su vida. Es posible que estos super cósmicos congeladores sean bastante comunes en el universo, pero sólo pueden mantener temperaturas tan extremas durante un tiempo relativamente corto ".
Estos hallazgos también podrían proporcionar nuevos conocimientos sobre otro misterio cosmológico, que es cómo las estrellas gigantes y sus compañeros se comportan. Cuando la estrella más grande en estos sistemas existe su fase de secuencia principal, puede consumir su compañero más pequeño y de manera similar convertirse en un "congelador cósmico". Aquí reside el valor de objetos como la nebulosa de Boomerang, que desafía ideas convencionales sobre las interacciones de 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 información de mayor resolución, pueden mostrarnos algunas cosas nunca antes vistas de nuestro Universo, las cuales sólo pueden desafiar nuestras nociones preconcebidas de lo que es posible.
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