futuro

Sábado, 31 de julio de 2010

Peso pesado

 Por Mariano Ribas

La astronomía es la ciencia de lo grande. De lo maravillosamente grande. De los más grandes números, los más grandes espacios, las más grandes cosas y los más grandes tiempos. Es leña inagotable para alimentar los fuegos del pensamiento y la imaginación. Provocadora y seductora como ninguna otra ciencia. Y siempre dispuesta a despacharse con alguna sorpresa de esas que patean el tablero. Ahora, la gran novedad viene del lado de las estrellas. De aquellos soles lejanos. Hace apenas unos días, un equipo internacional de astrónomos dio a conocer los resultados de una larga y paciente investigación, en la que echaron mano al fabuloso Very Large Telescope (VLT), ese megaobservatorio situado en los negros y prístinos cielos del norte de Chile. El sólido paper, que acaba de ser publicado en el Monthly Notices de la Royal Astronomical Society, da cuenta de un puñado de estrellas prodigiosas, ultrapesadas, enormes, y millones de veces más brillantes que nuestro humilde Sol. Una de ellas marcha orgullosa al frente del pelotón. Se llama R136a1, y es la estrella más masiva que jamás se haya encontrado: su azulado cuerpacho de gas ardiente, de unos 50 millones de kilómetros de diámetro, carga con 265 veces la masa del Sol. En esta edición de Futuro, conversamos con Paul Crowther, el astrofísico británico (Universidad de Sheffield) que comandó esta resonante y exitosa pesquisa científica.

–Bueno, Paul, empecemos por aclarar algo que, al menos por aquí no quedó en claro, y que me parece importante: el “descubrimiento” de R136a1, y justamente, lo pongo entre comillas.

–Sí, porque la verdad es que no la descubrimos. Lo que hicimos fue separarla, identificarla y medirla, dentro del cúmulo estelar que la contiene. Algo que nunca antes se había podido hacer. Pero el cúmulo en sí, ya se conocía desde los años ’80.

–Antes de ir al tema puntual de la medición y cómo lo lograron, cuéntenos algo de esa historia previa.

–Hace unas décadas, el cúmulo estelar que contiene a la estrella estaba catalogado como un solo objeto puntual, llamado R136, uno más dentro de todos los objetos identificadas en el interior de la Nube Mayor de Magallanes, que es una galaxia satélite de la Vía Láctea, situada a 165 mil años luz de aquí.

–Una galaxia que podemos ver a simple vista en nuestros cielos australes. Sigamos.

–Luego, resultó que, en realidad, ese objeto estaba formado por tres componentes, a, b y c. Y en 1983, se descubrió que el componente “a” estaba formado por siete estrellas. Y ya quedó catalogado como todo un cúmulo estelar. Hoy sabemos que R136a es algo mucho más grande: una enorme familia de cerca de cien mil estrellas jóvenes, muchas de ellas muy masivas, calientes y luminosas. De hecho, es el cúmulo estelar más masivo dentro de todo el Grupo Local de galaxias, formado por la Vía Láctea, Andrómeda y todas sus satélites.

–¿Por eso clavaron ahí el ojo del Very Large Telescope?

–Sí, justamente por eso. La mayoría de las estrellas que forman los cúmulos tienen masas similares o inferiores al Sol. Pero nosotros estábamos buscando estrellas de mucha masa. Y para encontrarlas, teníamos que buscar en cúmulos estelares muy grandes. Convengamos en que una estrella de 300 masas solares no se va a formar en un cúmulo de 100 masas solares. Pero además de muy grandes, tienen que ser cúmulos muy jóvenes, de menos de 2 millones de años...

–Porque, aclaremos, las estrellas súper masivas viven muy poco, al menos en relación con las ordinarias, como el Sol.

–Claro, y por eso tenemos que encontrarlas antes de que se mueran, explotando como supernovas.

–Nos queda bien claro por qué buscaron a su presa en aquel cúmulo estelar de la Nube Mayor de Magallanes. De paso, digamos que ese cúmulo está metido en las entrañas de una flor de nebulosa...

–La Tarántula...

– ... uno de los blancos favoritos de los astrónomos amateur del Hemisferio Sur. Es interesante pensar que adentro de esa especie de araña de gas y polvo, está ese cúmulo. Y dentro de él, la estrella que ustedes midieron. Vamos derechito a eso: ¿cómo la distinguieron individualmente a semejante distancia?

–El VLT cuenta con instrumentos complementarios y con un sistema llamado Opticas Adaptativas que, trabajando en longitudes de onda del infrarrojo, permite corregir los efectos distorsionadores de la turbulencia atmosférica sobre las imágenes. Sólo de esa manera, y con ese telescopio, pudimos resolver la imagen individual de R136a1, separándola de otra estrella, la R136a2, que está apenas a 0,1 segundo de arco de ella.

–Una resolución angular verdaderamente impresionante. De hecho, leí que un integrante de su equipo, el astrofísico Raphael Hirschi, ya descartó de plano la posibilidad de que ese puntito sea más de una estrella...

–Efectivamente.

–Bien, vamos a la pregunta del millón: una vez que la individualizaron, ¿cómo calcularon su masa y su brillo?

–A menos que una estrella sea parte de un sistema binario, y éste no es el caso, hay que combinar los datos de temperatura y luminosidad, con modelos teóricos de evolución estelar. La temperatura de la estrella R136a1 la determinamos a partir de espectroscopia infrarroja obtenida con el VLT, más espectroscopia en luz visible y ultravioleta tomada con el telescopio Hubble. Luego combinamos esos datos con el brillo en el infrarrojo cercano de la estrella, que medimos con el VLT. Y tras ajustar la distancia a la que está, unos 165 mil años luz, y los efectos de absorción de la luz del polvo interestelar, resultó que la luminosidad real de R136a1 es de unos 9 millones de veces la del Sol. Y de ahí, calculamos que tiene unas 265 masas solares.

–El brillo nos dice la masa, ¿no es así?

–Sí, existe una relación proporcional entre la masa y la luminosidad de una estrella. Pero además, los actuales modelos teóricos de evolución estelar nos llevaron a calcular que, al nacer, R136a1 tuvo una masa inicial de 320 veces la del Sol. Ese es el valor que pusimos en nuestro paper.

–La bestia fue adelgazando. Pero eso mejor lo contamos en un cuadro aparte (Perfil de la bestia). Hablemos del estudio complementario que hicieron con el cúmulo NGC 3603, en nuestra galaxia...

–Sí, eso fue muy importante para avalar los métodos y los resultados que obtuvimos en R136a1. Resulta que NGC 3603 tiene estrellas similares a ésa, y una de ellas, llamada NGC3603 A1, es un sistema binario. En los sistemas binarios la masa de sus componentes puede deducirse según sus períodos orbitales. Y uno de los integrantes de mi equipo, Olivier Schnurr, calculó la masa de ambas: 120 y 92 masas solares.

–¿Y entonces?

–La estimación directa de las masas de esas dos estrellas, y la medición de su luminosidad, nos sirvió para respaldar los datos de R136a1. De ahí su importancia.

–O sea que, espectacular como suena, la cosa es bastante confiable. Además de este peso pesado, ¿qué otras cositas por el estilo midieron?

–En realidad, fueron doce estrellas en total. Y estimamos que todas, al nacer, superaron las 150 masas solares. Cinco están en el cúmulo R136, incluyendo, por supuesto, R136a1; dos en el cúmulo NGC 3603, de las que ya hablamos...

–¿Y las otras cinco?

–Bueno, esas otras están en otro cúmulo estelar, también muy joven y muy masivo, llamado Arches, localizado cerca del centro de nuestra Vía Láctea. Y que ya había sido estudiado por el Hubble. Nosotros reexaminamos esos hallazgos previos, usando nuevas imágenes y espectroscopias del VLT, y concluimos que alguna de esas estrellas tiene casi 200 masas solares.

–Otro monstruito. Pero, volvamos a la vedette principal: teniendo en cuenta semejante masa, ¿es posible que R136a1 termine estallando como una de esas rarísimas, pero teóricamente posibles, supernovas tipo “par de inestabilidad” (ver recuadro)?

–Posiblemente... R136a1 está ciertamente en el rango inicial de masa necesario de acuerdo con la teoría. Estas supernovas explotan antes de desarrollar un núcleo de hierro en su centro, lo que luego lleva a la formación de una estrella de neutrones, o a un agujero negro. Producen explosiones extremadamente brillantes, y no dejan ningún remanente.

–Sigamos con cuestiones extremas: con 265 masas solares, y una luminosidad 9 millones de veces mayor a la de nuestra estrella, ¿R136a1 no está desafiando peligrosamente el venerable Límite de Eddington (ver recuadro)?

–La verdad es que está muy cerca de ese límite. Pero no lo excede. Hay una luminosidad máxima que las estrellas pueden tolerar según su masa. Y creemos que habría un techo cercano a las 300 masas solares, y estaría relacionado con los procesos de formación de estrellas en las grandes nebulosas, esas especies de nurseries astronómicas.

–Hablando de techos: muchos astrónomos sospechaban que muy pronto se iba a perforar el techo de 100 o 150 masas solares, en el que están estrellas de la Vía Láctea como Eta Carinae, o la Pistol Star. Pero estamos hablando de una estrella que las duplica en masa. ¿Usted cree que su criatura marcará un record muy duradero, por no decir definitivo?

–Pienso que es muy improbable que este nuevo record de masa estelar sea roto en poco tiempo. R136a1 es una absoluta rareza.

–Bien por encontrarla, entonces.

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Paul Crowther, astrofisico de la Universidad de Sheffield, jefe del grupo que realizo el descubrimiento.
 
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