Cuando las estrellas de peso bajo a mediano como nuestro Sol se acercan al final de sus ciclos de vida, finalmente abandonan sus capas externas, dejando atrás una densa estrella enana blanca. Estas capas externas se convirtieron en una nube masiva de polvo y gas, que se caracteriza por colores brillantes y patrones intrincados, conocidos como nebulosa planetaria. Algún día, nuestro Sol se convertirá en una nebulosa, que podría verse desde años luz de distancia.
Este proceso, donde una estrella moribunda da lugar a una enorme nube de polvo, ya era increíblemente hermoso e inspirador gracias a muchas imágenes tomadas por Hubble Sin embargo, después de ver la famosa Nebulosa de las hormigas con la Agencia Espacial Europea (ESA) Observatorio espacial Herschel, un equipo de astrónomos descubrió una emisión láser inusual que sugiere que hay un sistema de doble estrella en el centro de la nebulosa.
El estudio, titulado "Herschel Encuesta de nebulosa planetaria (HerPlaNS): líneas de láser de recombinación de hidrógeno en Mz 3 ", apareció recientemente en el Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society. El estudio fue dirigido por Isabel Aleman de la Universidad de São Paulo y el Observatorio de Leiden, e incluyó miembros del Centro de Ciencias Herschel, el Observatorio Astrofísico Smithsoniano, el Instituto de Astronomía y Astrofísica, y varias universidades.
La Nebulosa de la Hormiga (también conocida como Mz 3) es una joven nebulosa planetaria bipolar ubicada en la constelación Norma, y toma su nombre de los lóbulos gemelos de gas y polvo que se asemejan a la cabeza y el cuerpo de una hormiga. En el pasado, la naturaleza hermosa e intrincada de esta nebulosa fue fotografiada por la NASA / ESA telescopio espacial Hubble. Los nuevos datos obtenidos por Herschel también indican que la Nebulosa de la Hormiga emite intensas emisiones láser desde su núcleo.
En el espacio, las emisiones de láser infrarrojo se detectan a longitudes de onda muy diferentes y solo bajo ciertas condiciones, y solo se conocen algunos de estos láseres espaciales. Curiosamente, fue el astrónomo Donald Menzel, quien observó y clasificó por primera vez la Nebulosa de la Hormiga en 1920 (de ahí por qué se conoce oficialmente como Menzel 3 después de él), quien fue uno de los primeros en sugerir que podrían ocurrir láseres en la nebulosa.
Según Menzel, bajo ciertas condiciones, la “amplificación de la luz natural por las emisiones estimuladas de radiación” (también conocido como de donde obtenemos el término láser) ocurriría en el espacio. Esto fue mucho antes del descubrimiento de los láseres en los laboratorios, una ocasión que se celebra anualmente el 16 de mayo, conocida como el Día Internacional de la Luz de la UNESCO. Como tal, fue muy apropiado que este documento también se publicara el 16 de mayo, celebrando el desarrollo del láser y su descubridor, Theodore Maiman.
Como Isabel Aleman, autora principal de un artículo, describió los resultados:
“Cuando observamos Menzel 3, vemos una estructura increíblemente compleja hecha de gas ionizado, pero no podemos ver el objeto en su centro produciendo este patrón. Gracias a la sensibilidad y al amplio rango de longitud de onda del observatorio Herschel, detectamos un tipo muy raro de emisión llamada emisión láser de línea de recombinación de hidrógeno, que proporcionó una forma de revelar la estructura y las condiciones físicas de la nebulosa ".
"Dicha emisión solo se ha identificado en un puñado de objetos antes y es una feliz coincidencia que hayamos detectado el tipo de emisión que Menzel sugirió, en una de las nebulosas planetarias que descubrió", agregó.
El tipo de emisión láser que observaron necesita un gas muy denso cerca de la estrella. Al comparar las observaciones del observatorio Herschel con los modelos de nebulosa planetaria, el equipo descubrió que la densidad del gas que emitía los láseres era aproximadamente diez mil veces más densa que el gas que se ve en las nebulosas planetarias típicas, y en los lóbulos de la Nebulosa de la Hormiga.
Normalmente, la región cercana a la estrella muerta, en este caso, aproximadamente la distancia entre Saturno y el Sol, está bastante vacía porque su material fue expulsado hacia afuera después de que la estrella se convirtió en supernova. Cualquier gas persistente pronto volvería a caer sobre él. Pero como lo expresó el profesor Albert Zijlstra, del Centro de Astrofísica del Banco Jodrell y coautor del estudio:
“La única forma de mantener un gas tan denso cerca de la estrella es si está orbitando a su alrededor en un disco. En esta nebulosa, hemos observado un disco denso en el centro que se ve aproximadamente de borde. Esta orientación ayuda a amplificar la señal láser. El disco sugiere que hay un compañero binario, porque es difícil lograr que el gas expulsado entre en órbita a menos que una estrella compañera lo desvíe en la dirección correcta. El láser nos brinda una forma única de sondear el disco alrededor de la estrella moribunda, en el interior de la nebulosa planetaria ”.
Si bien los astrónomos aún no han visto la segunda estrella esperada, tienen la esperanza de que las futuras encuestas puedan localizarla, revelando así el origen de los misteriosos láseres de la Nebulosa de la Ant. Al hacerlo, podrán conectar dos descubrimientos (es decir, nebulosa planetaria y láser) realizados por el mismo astrónomo hace más de un siglo. Como Göran Pilbratt, científico del proyecto Herschel de la ESA, agregó:
“Este estudio sugiere que la Nebulosa de la Hormiga distintiva tal como la vemos hoy fue creada por la naturaleza compleja de un sistema estelar binario, que influye en la forma, las propiedades químicas y la evolución en estas etapas finales de la vida de una estrella. Herschel ofreció la capacidad de observación perfecta para detectar este extraordinario láser en la Nebulosa de la Hormiga. Los hallazgos ayudarán a restringir las condiciones bajo las cuales ocurre este fenómeno y nos ayudarán a refinar nuestros modelos de evolución estelar. También es una feliz conclusión que la misión Herschel pudo conectar los dos descubrimientos de Menzel de hace casi un siglo ".
Los telescopios espaciales de próxima generación que podrían contarnos más sobre la nebulosa planetaria y los ciclos de vida de las estrellas incluyen el Telescopio espacial James Webb (JWST). Una vez que este telescopio salga al espacio en 2020, usará sus capacidades infrarrojas avanzadas para ver objetos que de otra manera estarían oscurecidos por el gas y el polvo. Estos estudios podrían revelar mucho sobre las estructuras interiores de las nebulosas, y quizás arrojar luz sobre por qué disparan periódicamente "láseres espaciales".
