‘Betelgeuse con esteroides’ arroja luz sobre lo raras que mueren las estrellas masivas


Un nuevo mapa de una de las estrellas más masivas de nuestra galaxia arroja luz sobre lo que sucede en las etapas finales de la muerte de una estrella gigante.

Los astrónomos crearon un mapa 3D detallado de VY Canis Majoris, una estrella hipergigante roja moribunda, ubicada a más de 3000 años luz de la Tierra. Descubrieron que la forma en que esta rara estrella supergigante pierde masa es análoga a los arcos coronales, bucles de plasma que brotan del sol, pero en una escala miles de millones de veces mayor.

Usando el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) en Chile, el equipo, dirigido por los investigadores de la Universidad de Arizona Ambesh Singh y Lucy Ziurys, rastreó las distribuciones y velocidades de las moléculas a medida que giraban alrededor de VY Canis Majoris y las asignó a estructuras de eyectadas. material que se extiende por miles de millones de millas.

VY Canis Majoris es una estrella variable pulsante en la constelación Canis Major con una masa estimada en 17 veces la del sol y un radio de 10.000 a 15.000 unidades astronómicas (UA). (Una UA es la distancia promedio entre la Tierra y el sol: alrededor de 93 millones de millas o 150 millones de kilómetros).

Solo se sabe que existen unas pocas hipergigantes en la Vía Láctea, incluidas Betelgeuse y NML Cygni, y VY Canis Majoris es uno de los mejores ejemplos de este raro tipo de estrella, según los investigadores.

«Piense en ello como Betelgeuse con esteroides», dijo Ziurys en un comunicado. «Es mucho más grande, mucho más masivo y sufre violentas erupciones masivas cada 200 años más o menos».

Esto significa que estudiar VY Canis Majoris ofrece una rara oportunidad para que los astrónomos obtengan una mejor comprensión de los procesos que ocurren cuando una estrella tremendamente grande llega al final de su ciclo de vida. En particular, los astrónomos querían comprender los mecanismos por los cuales esta estrella pierde masa.

La agonía de estas estrellas masivas difiere de la de las estrellas de menor masa, como el sol, que se hinchan y entran en una fase de gigante roja cuando agotan el hidrógeno, el combustible que impulsa la fusión nuclear, y ya no pueden sostenerse contra la gravedad. colapsar.

En cambio, las estrellas masivas parecen experimentar eventos de pérdida de masa cuando entran en esta etapa de su existencia. Estos eventos son esporádicos y sustanciales, con el material perdido formando estructuras complejas y muy irregulares compuestas de arcos, cúmulos y nudos que pueden extenderse miles de UA desde la estrella central masiva.

«Estamos particularmente interesados ​​en lo que hacen las estrellas hipergigantes al final de sus vidas», dijo Singh. «La gente solía pensar que estas estrellas masivas simplemente evolucionan en explosiones de supernova, pero ya no estamos seguros de eso».

El equipo cree que si estas estrellas masivas se convierten en supernovas, los astrónomos, en teoría, observarían más de estas explosiones estelares. Así que propusieron otra hipótesis.

«Ahora pensamos que [las estrellas hipergigantes] podrían colapsar silenciosamente en agujeros negros», dijo Ziurys. «Pero no sabemos cuáles terminan con sus vidas de esa manera, o por qué sucede eso y cómo».

Imágenes VY Canis Majoris

Esta no es la primera vez que los astrónomos obtienen imágenes de los arcos, grupos y nudos que irradian de VY Canis Majoris; el telescopio espacial Hubble y la espectroscopia se han utilizado para obtener imágenes de estas estructuras masivas. Con este nuevo trabajo, el equipo rastreó ciertas moléculas alrededor de la estrella hipergigante y luego asignó estos hallazgos a las imágenes del Hubble de polvo alrededor de la estrella central. Esto reveló detalles ocultos de los procesos involucrados al final de la vida de las estrellas hipergigantes, incluidos detalles sobre cómo VY Canis Majoris arroja masa.

VY Canis Majoris fotografiado por el instrumento SPHERE en el Very Large Telescope. (Crédito de la imagen: ESO/Digitized Sky Survey 2/N. Risinger (skysurvey.org))

«No se ve esta buena pérdida de masa simétrica, sino más bien células de convección que soplan la fotosfera de la estrella como balas gigantes y masa de expulsión en diferentes direcciones», dijo Ziurys. «Estos son análogos a los arcos coronales que se ven en el sol, pero mil millones de veces más grandes».

Las observaciones del equipo de VY Canis Majoris con ALMA aún se encuentran en las primeras etapas. Sin embargo, a pesar de esto, incluso este mapa preliminar de óxido de azufre, dióxido de azufre, óxido de silicio, óxido de fósforo y cloruro de sodio ha ayudado a los investigadores a construir una imagen de la estructura de salida molecular de la estrella masiva. Y esta imagen es lo suficientemente grande como para abarcar todo el material expulsado por la hipergigante roja.

«Las moléculas trazan los arcos en la envoltura, lo que nos dice que las moléculas y el polvo están bien mezclados», dijo Singh. «Lo bueno de las emisiones de las moléculas en las longitudes de onda de radio es que nos proporcionan información de velocidad, a diferencia de la emisión de polvo, que es estática».

Al ajustar la configuración de los 66 radiotelescopios de ALMA repartidos por el desierto de Atacama en Chile, los astrónomos recopilaron detalles sobre las direcciones y velocidades de las moléculas alrededor de VY Canis Majoris.

Hicieron esto en regiones individuales del hiperguinado y luego coincidieron con los resultados con una línea de tiempo de eventos de eyección de masa de Vy canis majoris. Este paso requería una gran potencia de procesamiento informático. Para obtener la mejor resolución posible, el equipo procesó casi un terabyte de datos de ALMA, con más por venir, y detallar cada molécula puede llevar hasta dos días.

«Con estas observaciones, ahora podemos ponerlas en mapas en el cielo», dijo Ziurys. «Hasta ahora, solo se habían estudiado pequeñas porciones de esta enorme estructura, pero no puedes entender la pérdida de masa y cómo mueren estas grandes estrellas a menos que mires la región completa. Por eso queríamos crear una imagen completa».

Los hallazgos del equipo se presentaron el 13 de junio en la reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense en Pasadena, California, y se detallarán en una serie de artículos próximos.

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