Un equipo de astrónomos ha obtenido el vídeo más detallado logrado hasta ahora del gas burbujeante de la superficie de una estrella
Por primera vez, un equipo de astrónomos ha captado imágenes de una estrella que no es el Sol con suficiente detalle como para seguir el movimiento del gas burbujeante de su superficie. Las imágenes de la estrella, R Doradus, se obtuvieron en julio y agosto de 2023 con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un telescopio del que el Observatorio Europeo Austral (ESO) es socio. Muestran gigantescas burbujas de gas caliente, de 75 veces el tamaño del Sol, que aparecen en la superficie y se hunden de nuevo en el interior de la estrella más rápido de lo esperado.
"Es la primera vez que la superficie burbujeante de una estrella real se puede mostrar de este modo", [1] afirma Wouter Vlemmings, profesor de la Universidad Tecnológica de Chalmers (Suecia) y autor principal del estudio publicado en Nature. "Nunca esperamos que los datos fueran de tan alta calidad que nos permitieran ver tantos detalles de la convección en la superficie estelar".
Las estrellas producen energía en sus núcleos a través de la fusión nuclear. Esta energía puede ser transportada hacia la superficie de la estrella en forma de enormes burbujas calientes de gas que luego se enfrían y se hunden (como en una lámpara de lava). Este movimiento de mezcla, conocido como convección, distribuye los elementos pesados formados en el núcleo, como el carbono y el nitrógeno, por toda la estrella. También se cree que es responsable de los vientos estelares que transportan estos elementos al cosmos para fabricar nuevas estrellas y planetas.
Hasta ahora, los movimientos de convección nunca se habían rastreado en detalle en estrellas que no fueran el Sol. Mediante el uso de ALMA, el equipo pudo obtener imágenes de alta resolución de la superficie de R Doradus en el transcurso de un mes. R Doradus es una estrella gigante roja, con un diámetro aproximadamente 350 veces el del Sol, ubicada a unos 180 años luz de distancia de la Tierra, en la constelación de Dorado. Su gran tamaño y proximidad a la Tierra hacen de esta estrella en un objetivo ideal para observaciones detalladas. Además, su masa es similar a la del Sol, lo que significa que R Doradus es probablemente bastante similar a cómo se verá nuestro Sol dentro de cinco mil millones de años, una vez que se convierta en una gigante roja.
"La convección crea la hermosa estructura granular que se ve en la superficie de nuestro Sol, pero que es difícil de ver en otras estrellas", agrega Theo Khouri, investigador de Chalmers y coautor del estudio. "Con ALMA, ahora no solo hemos podido ver directamente gránulos convectivos (¡con un tamaño 75 veces el de nuestro Sol!) sino que también hemos medido por primera vez su velocidad de movimiento".
Los gránulos de R Doradus parecen moverse en un ciclo de un mes, que es más rápido de lo que los científicos esperaban en relación a cómo funciona la convección en el Sol. "Todavía no sabemos cuál es la razón de la diferencia. Parece que la convección cambia a medida que una estrella envejece de maneras que aún no entendemos", declara Vlemmings. Observaciones como las que se hacen ahora de R Doradus nos están ayudando a entender cómo se comportan las estrellas como el Sol, incluso cuando crecen tan frías, grandes y burbujeantes como lo es R Doradus.
"Es espectacular que ahora podamos obtener imágenes directas de los detalles de la superficie de estrellas tan lejanas y observar una física que hasta ahora solo era observable en nuestro Sol", concluye Behzad Bojnodi Arbab, estudiante de doctorado en Chalmers que también participó en el estudio.
Notas
[1] Las burbujas de convección se han observado previamente en detalle en la superficie de las estrellas, incluso con el instrumento PIONIER del Interferómetro del Very Large Telescope de ESO. Pero las nuevas observaciones de ALMA rastrean el movimiento de las burbujas de una manera que antes no era posible.
Información adicional
Esta investigación se ha presentado en el artículo titulado “One month convection timescale on the surface of a giant evolved star” que aparece en la revista Nature (doi:10.1038/s41586-024-07836-9).
El equipo está formado por W. Vlemmings (Universidad Tecnológica de Chalmers, Suecia [Chalmers]); T. Khouri (Chalmers); B. Bojnordi (Chalmers); E. De Beck (Chalmers); y M. Maercker (Chalmers).
El conjunto ALMA, (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) es una instalación astronómica internacional fruto de la colaboración entre ESO, la Fundación Nacional para la Ciencia de EE.UU. (NSF, National Science Foundation) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS, National Institutes of Natural Sciences) en cooperación con la República de Chile. ALMA está financiado por ESO en nombre de sus países miembros; por la NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigación de Canadá (NRC, National Research Council) y el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (NSTC, National Science and Technology Council) de Taiwán, y por el NINS, en cooperación con la Academia Sínica (AS) de Taiwán y el Instituto de Astronomía y Ciencias Espaciales de Corea (KASI, Korea Astronomy and Space Science Institute). La construcción y operaciones de ALMA están lideradas por ESO en nombre de sus países miembros; por el Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO, National Radio Astronomy Observatory), gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI), en representación de América del Norte; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ, National Astronomical Observatory of Japan) en representación de Asia Oriental. El Observatorio Conjunto ALMA (JAO, Joint ALMA Observatory) proporciona al proyecto la unificación tanto del liderazgo como de la gestión de la construcción, puesta a punto y operaciones de ALMA.
Imágenes detalladas de la superficie de la estrella R Doradus
Imágenes detalladas de la superficie de la estrella R Doradus (sin anotaciones)
La estrella R Doradus en la constelación de Dorado
Vista de amplio campo de la región del cielo que rodea a la estrella R Doradus
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