Develando la verdadera cara de un gigante

Empleando diferentes técnicas de vanguardia en el Very Large Telescope de ESO, dos equipos independientes de astrónomos obtuvieron las vistas más nítidas jamás logradas de la estrella súper gigante Betelgeuse. Éstas muestran que la estrella tiene un amplio penacho de gas casi tan grande como nuestro Sistema Solar y una gigantesca burbuja hirviendo en su superficie. Estos descubrimientos entregan importantes pistas que ayudan a explicar cómo estos titanes se despojan de material a una tremenda velocidad.

Betelgeuse, la segunda estrella más brillante en la constelación de Orión (el Cazador), es un súper gigante rojo, una de las estrellas más grandes que se conocen, y casi mil veces más grande que nuestro Sol [1]. Es también una de las estrellas más luminosas conocida, emitiendo más luz que 100.000 Soles. Tan extremas propiedades predicen el deceso de un monarca estelar de corta vida. Con una edad de sólo unos pocos millones de años, Betelgeuse ya se acerca al fin de su vida y está condenada a explotar pronto como una supernova. Cuando lo haga, la supernova debiera verse fácilmente desde la Tierra, incluso en pleno día.

Los súper gigantes rojos aún presentan varios misterios no resueltos. Uno de éstos es cómo estos gigantes se desprenden de cantidades tan enormes de material –alrededor de la masa del Sol– en sólo 10.000 años. Dos equipos de astrónomos emplearon el Very Large Telescope (VLT) de ESO y las tecnologías más avanzadas para mirar más de cerca a esta estrella gigantesca. Su trabajo combinado sugiere que pudiera estar a la mano una respuesta a la pregunta largamente pendiente respecto de la pérdida de masa.

El primer equipo usó el instrumento de óptica adaptativa, NACO, combinado con la técnica llamada de “lucky imaging” o “fotografía afortunada”, para obtener la imagen más nítida jamás lograda de Betelgeuse, incluso con una atmósfera de la Tierra turbulenta y distorsionadora de imágenes en su contra. Con esta técnica sólo se escogen las exposiciones más nítidas y luego se combinan para formar una fotografía mucho más nítida que lo que se lograría con una única y más extensa exposición.

Las fotografías obtenidas con NACO llegan casi al límite teórico de nitidez alcanzable para un telescopio de 8 metros. La resolución es tan fina como 37 milésimas de arcosegundo, lo que es aproximadamente el tamaño de una pelota de tenis en la Estación Espacial Internacional (ISS, en su sigla en inglés), vista desde la Tierra.

“Gracias a estas extraordinarias fotografías, hemos detectado un gran penacho de gas que se extiende por el espacio desde la superficie de Betelgeuse,” dice Pierre Kervella del Observatorio de Paris, quien dirigió el equipo. El penacho se extiende hasta al menos seis veces el diámetro de la estrella, correspondiente a la distancia entre el Sol y Neptuno.

“Esto es una indicación clara de que toda la capa externa de la estrella no se está despojando uniformemente de materia en todas las direcciones”, añade Kervella. Dos mecanismos podrían explicar esta asimetría. Uno asume que la pérdida de masa ocurre sobre las capas polares de la estrella gigante, posiblemente debido a su rotación. La otra posibilidad es que tal penacho se genere sobre movimientos de gas a gran escala dentro de la estrella, conocidos como convección, similar a la circulación del agua calentada en una olla.

Para llegar a una solución, los astrónomos necesitaban investigar al gigante con mayor detalle. Para este efecto, Keiichi Ohnaka del Instituto Max Planck para Radio Astronomía en Bonn, Alemania, y sus colegas usaron interferometría. Con el instrumento AMBER en el Interferómetro del Very Large Telescope de ESO, que combina la luz de tres de los Telescopios Auxiliares del VLT de 1,8 metros, los astrónomos lograron observaciones tan nítidas como las de un telescopio virtual gigante de 48 metros. Con tan soberbia resolución los astrónomos fueron capaces de detectar indirectamente detalles cuatro veces aún más precisos que las ya asombrosas fotografías obtenidas con NACO (en otras palabras, el tamaño de una bolita en el ISS, vistas desde la Tierra).

“Nuestras observaciones con AMBER son las más nítidas de Betelgeuse, obtenidas de cualquier forma. Más aún, detectamos cómo se mueve el gas en diferentes áreas de la superficie de Betelgeus, la primera vez que se ha hecho algo así en una estrella distinta al Sol”, dice Ohnaka.

Las observaciones con AMBER revelaron que el gas en la atmósfera de Betelgeuse se mueve vigorosamente hacia arriba y abajo, y que estas burbujas son tan grandes como la misma estrella súper gigante. Sus inigualables observaciones han llevado a los astrónomos a pensar que estos movimientos a gran escala del gas agitándose bajo la roja superficie de Betelgeuse son los causantes de la expulsión del masivo penacho hacia el espacio.



Nota

[1] Si Betelgeuse estuviera en el centro de nuestro Sistema Solar se extendería casi hasta la órbita de Júpiter, envolviendo a Mercurio, Venus, la Tierra, Marte y el principal cinturón de asteroides.


Información Adicional

Esta investigación fue presentada en dos artículos que serán publicados en Astronomy and Astrophysics: El cerrado entorno circunestelar de Betelgeuse: Espectro-fotografía de óptica adaptativa en infrarrojo cercano (Adaptive optics spectro-imaging in the near-IR) con VLT / NACO, por Pierre Kervella y otros, y Resolviendo espacialmente la estructura no homogénea de la atmósfera dinámica de Betelgeuse con VLTI / AMBER, por Keiichi Ohnaka y otros.

Los equipos están compuestos por P. Kervella, G. Perrin, S. Lacour, y X. Haubois (LESIA, Observatorio de Paris, Francia), T. Verhoelst (K. U. Leuven, Bélgica), S. T. Ridgway (National Optical Astronomy Observatories, USA), y J. Cami (Universidad de Western Ontario, Canadá), y por K. Ohnaka, K.-H. Hofmann, T. Driebe, F. Millour, D. Schertl, y G. Weigelt (Max-Planck-Institute for Radio Astronomy, Bonn, Alemania), M. Benisty (INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Florencia, Italia), A. Chelli (LAOG, Grenoble, Francia), R. Petrov y F. Vakili (Lab. H. Fizeau, OCA, Niza, Francia), y Ph. Stee (Lab. H. Fizeau, OCA, Grasse, Francia).

ESO, el Observatorio Europeo Austral, es la principal organización astronómica intergubernamental en Europa y el observatorio astronómico más productivo del mundo. Es apoyado por 14 países: Alemania, Austria, Bélgica, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Holanda, Italia, Portugal, el Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza. ESO desarrolla un ambicioso programa enfocado en el diseño, construcción y operación de poderosas instalaciones de observación basadas en tierra que permiten a los astrónomos hacer importantes descubrimientos científicos. ESO también tiene un papel importante en promover y organizar la cooperación en investigación astronómica. ESO opera tres únicas locaciones de observación de clase mundial en Chile: La Silla, Paranal y Chajnantor. En Paranal, ESO opera el Very Large Telescope, el observatorio astronómico a luz visible más avanzado del mundo. ESO es el socio europeo del revolucionario telescopio astronómico ALMA, el proyecto astronómico más grande en existencia. ESO está actualmente planificando el European Extremely Large Telescope, E-ELT, telescopio óptico y de infrarrojo cercano que se convertirá en “el ojo más grande del mundo hacia el cielo”.


Links:

• Artículos científicos: http://arxiv.org/abs/0907.1843 y http://arxiv.org/abs/0906.4792

• Información adicional: página web sobre el VLT (http://www.eso.cl/paranal.php)



Contactos:

Pierre Kervella
Observatoire de Paris-Meudon, Francia
E-mail: Pierre.Kervella@obspm.fr
Teléfono: +33 1 45 07 79 66

Keiichi Ohnaka
Max-Planck Institute for Radio Astronomy
Bonn, Alemania
E-mail: kohnaka@mpifr-bonn.mpg.de
Teléfono: +49 228 525 353

Olivier Hainaut
Enlace Científico de ESO
Garching, Alemania
E-mail: ohainaut@eso.org
Teléfono: +49 89 3200 6752

Encargada de Prensa de ESO en Chile:
Valeria Foncea - +56 2 463 3123 - vfoncea@eso.org

Contactos nacionales para la prensa: