ALMA revela la naturaleza de la enigmática espiral de LL Pegasi.

Como una aparición fantasmal en el espacio profundo, la nebulosa LL Pegasi señala la muerte de una estrella. Cuando el Telescopio Espacial Hubble reveló la impresionante espiral de LL Pegasi por primera vez en 2010, su aspecto fantasmal cautivó al mundo.

Imagen óptica HUBBLE LL Pegasi el 6 de septiembre de 2010.

Sabemos que LL Pegasi está muriendo y derramando cantidades enormes de gas y de polvo en espacio. Pero esta no es una estrella común moribunda, este es un sistema binario.

Los anillos concéntricos en la nebulosa del sistema estelar están girando en espiral hacia fuera, como las corrientes de agua siendo expulsadas de la cabeza de un rociador de césped. En la inspección inicial de la observación de Hubble, se asumió que la espiral debía ser causada por la órbita casi circular de dos estrellas, una de las cuales está generando la inundación de gas. A juzgar por la simetría de los anillos, este sistema debe estar apuntando casi de frente, desde nuestra perspectiva. Y aunque estas suposiciones generalmente son acertadas, el equipo internacional de astrónomos encabezado por Hyosun Kim, del Instituto de la Academia de Astronomía y Astrofísica Sinica (ASIAA, Taiwán), encontró una manera de determinar la forma de la órbita de unas estrellas binarias que presentan períodos orbitales demasiado largos para ser medidos directamente. Esto ha sido posible gracias a una observación de la estrella LL Pegasi (también conocida como AFGL 3068) realizada con el avanzado telescopio Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA).

Las nuevas imágenes de ALMA muestran en detalle las características de la forma de concha en espiral impresa en el gas que está siendo continuamente expulsado por LL Pegasi. Al comparar estas observaciones con simulaciones informáticas los astrónomos pudieron, por primera vez, concluir que esta morfología del gas es provocada por un sistema binario con una órbita sumamente elíptica. En concreto, la bifurcación de la concha en espiral claramente visible en las imágenes de ALMA es una característica única de los sistemas binarios elípticos. Este objeto típico aporta nueva información sobre la naturaleza de las estrellas centrales binarias a través de patrones recurrentes ubicados lejos de la estrella, a distancias de algunos miles de radios estelares.

Imagen compuesta del gas molecular alrededor de LL Pegasi. Al comparar esta distribución de gas representada con exquisito detalle por ALMA con simulaciones teóricas, el equipo ha concluido que la bifurcación del patrón en espiral de concha es el resultado de un sistema binario altamente elíptico. Crédito: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) / Hyosun Kim et al.

Las estrellas binarias en avanzada etapa de evolución con órbitas elípticas pueden ser ubicuas durante un largo período. Muchas nebulosas planetarias (estrellas que se encuentran en la etapa siguiente de la evolución estelar), tienen estructuras casi elípticas en la parte externa y estructuras muy asimétricas en la parte interna. Las formas casi esféricas incluyen las que tienen aspecto de espiral, concha y arco, mientras que las no esféricas son bipolares o multipolares. La coexistencia de estructuras con geometrías tan distintas es enigmática porque delata la existencia simultánea de interacciones binarias amplias y cercanas al mismo tiempo.

ALMA aporta nuevos antecedentes a hallazgo del telescopio espacial Hubble
Imagen compuesta del gas molecular alrededor de LL Pegasi señalando la bifurcación. Crédito: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) / Hyosun Kim et al.

Así como leemos los anillos de un árbol para entender la historia del crecimiento estacional de los árboles y las condiciones climáticas, el equipo de Kim utilizó los anillos de LL Pegasi para aprender sobre la naturaleza de la órbita de 800 años de la estrella binaria. Uno de los hallazgos clave fue la imagen de ALMA de la bifurcación en los anillos; Después de comparar con modelos teóricos, encontraron que estas características son un indicador de que la órbita de las estrellas centrales no es circular, de hecho es muy elíptica.

Este fenómeno se ha atribuido a las estrellas binarias con órbitas elípticas. De la investigación actual se desprende que los parámetros orbitales de las binarias centrales pueden ser determinados mediante un análisis detallado de los patrones externos recurrentes, que proporcionan indicios sobre la transición de estructuras cuasiesféricas a asimétricas.

Imagen izquierda tomada por el Telescopio Espacial Hubble de LL Pegasi publicada en 2010. Crédito: ESA/NASA & R. Sahai. Imagen derecha tomada por ALMA de LL Pegasi. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) / Hyosun Kim et al.

 

LL Pegasi es una estrella gigante al menos 200 veces más grande que el Sol y que pierde masa. En cuanto a las etapas de evolución estelar, actualmente se encuentra en la rama asintótica gigante, que nuestro Sol alcanzará dentro de algunos miles de millones de años. Esta estrella fue detectada hace unos 10 años gracias a la imagen de una espiral casi perfecta obtenida por el telescopio espacial Hubble de la NASA/ESA. Antes de este hallazgo, nunca se había observado una espiral alrededor de una estrella antigua.

ALMA aporta nuevos antecedentes a hallazgo del telescopio espacial Hubble
Visualización de la matriz de imagen de ALMA de LL Pegasi. Cada cuadro del video muestra el gas molecular alrededor de la estrella gigante LL Pegasi en una velocidad en la línea de visión diferente. Esta velocidad, de 1 km/s por cuadro, se proporciona en la esquina superior derecha. El tamaño del campo equivale a 20.000 veces la distancia entre el Sol y la Tierra. Créditos: ALMA(ESO/NAOJ/NRAO) / Hyosun Kim et al.

 

La sorprendente regularidad de este patrón lo ha llevado a ser considerado un sistema binario en una órbita circular. Y ahora es igualmente sorprendente que esta espiral completa, que ha sido mejor observada y no presenta ambigüedades, sea influenciada por un sistema binario de órbita elíptica.

Zoom a la nebulosa LL Pegasi. Crédito: Hyosun Kim (ASIAA).

Mediante la medición de las velocidades de línea de visión del gas que se expulsa de la estrella central, ALMA fue capaz de crear una vista tridimensional de la nebulosa, con la ayuda del modelado numérico. Animación a continuación:

 

Esta investigación es una muestra del poder de combinar observaciones de diferentes telescopios. Hubble fue capaz de producir una imagen deslumbrante (en 2D) de la estructura lateral de las espirales de LL Pegasi, pero las mediciones de precisión de la velocidad de salida de gas de ALMA han añadido profundidad (3D), ayudándo a “ver” una estructura oculta, revelando la dinámica orbital de dos estrellas lejanas. Esta asombrosa estructura de concha en espiral, es un desafío para los astrónomos como descifrar y determinar las dinámicas de las estrellas centrales.

Fuentes: http://www.almaobservatory.org/en/about-alma

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada.