Observatorios de la NASA tomar una mirada sin precedentes en la estrella Eta Carinae: 07 de enero 2015

Eta Carinae, el sistema estelar más luminoso y masivo dentro de 10.000 años luz de la Tierra, es conocido por su comportamiento sorprendente, en erupción a entrado dos veces en el siglo XIX para los científicos por razones que todavía no entienden . Un estudio a largo plazo dirigido por astrónomos de la NASA Goddard Space Flight Center en Greenbelt, Maryland, utiliza los satélites de la NASA, telescopios terrestres y modelización teórica para producir la imagen más completa de Eta Carinae hasta la fecha. Nuevos hallazgos incluyen imágenes del telescopio espacial Hubble que muestran conchas de decenios de gas ionizado corriendo carreras lejos de la estrella más grande a 1 millón de millas por hora y nuevos modelos en 3D que revelan características nunca antes vistas de las interacciones de las estrellas.

"Estamos llegando a entender el estado actual y complejo entorno de este objeto notable, pero tenemos un largo camino por recorrer para las erupciones pasadas de Eta Carinae explicar o predecir su comportamiento futuro," dijo astrofísico Goddard Ted Gull, que coordina un grupo de investigación que ha monitoreado la estrella durante más de una década.

Situada cerca de 7.500 años luz de distancia en la constelación Austral de Carina, Eta Carinae se compone de dos estrellas masivas cuyas órbitas excéntricas traen inusualmente cerca cada 5,5 años. Ambos producen poderosos flujos gaseosos llamados vientos estelares, que envuelven las estrellas y stymy los esfuerzos para medir directamente sus propiedades. Los astrónomos han establecido que la estrella más brillante, más fresca tiene unas 90 veces la masa del Sol y y emite luz más de 5 millones de veces. Mientras que las propiedades de su compañero más pequeño, más caliente son más competidas, gaviota y sus colegas que la estrella tiene unos 30 masas solares y emite un millón de veces la luz del Sol.

Explorar Eta Carinae desde el interior hacia fuera con la ayuda de simulaciones con superordenadores y datos de satélites de la NASA y observatorios terrestres. Crédito de la imagen: NASA Goddard Space Flight Center

Hablando en una conferencia de prensa en la reunión de la Sociedad Astronómica Americana en Seattle el miércoles, los investigadores Goddard discuten las observaciones recientes de Eta Carinae y cómo encajan con la comprensión actual del grupo del sistema.

En aproximación o periastron, las estrellas están a unos 140 millones Millas (225 millones de Km) aparte, o de la distancia media entre Marte y el Sol. Los astrónomos observan cambios dramáticos en el sistema durante los meses antes y después de periastron. Estos incluyen las llamaradas de rayos x, seguidas por un descenso repentino y eventual recuperación de la emisión de rayos x; la desaparición y reaparición de estructuras cerca de las estrellas detectadas en longitudes de onda específicas de luz visible; e incluso un juego de luces y sombras como la estrella más pequeña oscila alrededor de las primarias.

Durante los últimos 11 años, que abarca tres pasajes periastron, el grupo Goddard ha desarrollado un modelo basado en las observaciones de rutina de las estrellas usando telescopios terrestres y varios satélites de la NASA. "Usamos las observaciones para construir una simulación por ordenador, que nos ayudó a predecir lo que veríamos durante el próximo ciclo, y luego alimentamos a nuevas observaciones en el modelo para refinar aún más," dijeron Thomas Madura, un programa Postdoctoral Fellow de la NASA en Goddard y un teórico en el equipo de Eta Carinae.

Según este modelo, la interacción de los dos vientos estelares representa para muchos de los periódicos cambios observados en el sistema. Los vientos de cada estrella tienen propiedades marcadamente diferentes: gruesa y lenta para la primaria, magro y rápido para el compañero más caliente. El viento de la primaria sopla a casi 1 millón de km/h y es especialmente denso, llevándose la masa equivalente de nuestro Sol cada mil años. Por el contrario, viento del acompañante lleva unas 100 veces menos material que de la primaria, pero corre hacia afuera tanto como seis veces más rápido.

Las simulaciones, que se realizaron en el superordenador de las Pléyades en el centro de investigación Ames de la NASA en Moffett Field, California, revelan la complejidad de la interacción del viento. Cuando la estrella compañera rápidamente oscila alrededor de las primarias, su viento rápido talla fuera una cavidad de espiral en el flujo denso de la estrella más grande. Para visualizar mejor esta interacción, se había convertido las simulaciones por computadora para modelos digitales tridimensionales y había hecho versiones sólidas mediante una impresora 3D de calidad para consumidores. Este proceso reveló la largas columna-como protuberancias en el flujo de gas a lo largo de los bordes de la cavidad, características que no habían sido observadas antes.

Vista en luz azul emitida por los átomos de hierro doblemente ionizado (4.659 angstroms), estas imágenes de Eta Carinae fueron capturadas por instrumento de Hubble, its entre 2010 y 2014. Cartuchos de gas creados durante la carrera de aproximación de 2003 de los binarios hacia fuera en alrededor de 1 millón mph (1,6 millones de km/h).

Crédito de la imagen: NASA Goddard Space Flight Center/T. gaviota et al.

 

"Pensamos que estas estructuras son reales y que se forman como consecuencia de las inestabilidades en el flujo en los meses alrededor de la aproximación", dijo Madura. "Quería hacer impresiones tridimensionales de las simulaciones para visualizarla mejor, que resultaron para ser mucho más exitosas de lo que jamás imaginé". Un documento detallando de esta investigación se ha presentado a la revista mensual se da cuenta de la Royal Astronomical Society.

 

El equipo había detallado algunas observaciones claves que exponen algunos de los funcionamiento interno del sistema. Para los últimos tres pasos periastron, el telescopios terrestres en Brasil, Chile, Australia y Nueva Zelanda han vigilado una sola longitud de onda de la luz azul emitida por los átomos de helio que han perdido un solo electrón. Según el modelo, la emisión de helio rastrea las condiciones de viento de la estrella principal. El Space Telescope Imaging espectrógrafo (ITS) a bordo del Hubble capta una diversa longitud de onda de la luz azul emitida por los átomos de hierro que han perdido dos electrones, que se revela únicamente donde el gas de la estrella primaria se encuentra radiante por la luz ultravioleta intensa de su compañero. Por último, los rayos x del sistema llevan información directamente desde la zona de colisión de viento, donde los vientos opuestos crean ondas de choque en el gas a cientos de millones de grados de calor.

 

"Cambios en los rayos x son una sonda directa de la zona de colisión y reflejan los cambios en cómo estas estrellas perdieron masa," dijo Michael Corcoran, un astrofísico con la Asociación de investigación espacial de las universidades con sede en Columbia, Maryland. Él y sus colegas compararon el periastron con la emisión medido durante los últimos 20 años de la NASA Rossi x-Ray Timing Explorer, que cesó en sus operaciones en el 2012, y el telescopio de rayos x a bordo del satélite Swift de la NASA. En julio de 2014, como las estrellas corrieron hacia los demás, Swift observó una serie de llamaradas que culminó con la emisión de rayos x más brillante pero visto de Eta Carinae. Esto implica un cambio en la pérdida de masa por una de las estrellas, pero solo los rayos x no pueden determinar cuál.

 

En esta simulación superordenador, las estrellas de la Eta Carinae se muestran como puntos negros. Colores más claros indican mayores densidades en los vientos estelares producidas por cada estrella. En la aproximación, el viento rápido de la estrella más pequeña talla un túnel en el viento más grueso de la estrella más grande.

Crédito de la imagen: NASA Goddard Space Flight Center/T. Madura

 

Mairan Teodoro de Goddard encabezó la campaña terrestre siguiendo la emisión de helio. "La emisión de 2014 es casi idéntica a lo que vimos en el anterior periastron en 2009, lo que sugiere que el viento principal ha sido constante y que el viento del acompañante es responsable por las llamaradas de rayos x", explicó.

 

Después de astronautas de la NASA repararon instrumento its del telescopio espacial Hubble en 2009, gaviota y sus colaboradores solicitaron usarlo para observar Eta Carinae. Al separar la luz de las estrellas en un espectro del arco iris, ITS revelan la composición química de su medio ambiente. Pero el espectro también demostró las estructuras tenues cerca de las estrellas que sugirieron que el instrumento podría ser usado para asignar una región cerca del sistema binario en detalle nunca antes visto.

 

Las vistas de ITS y sus objetivos a través de una sola rendija estrecha para limitar la contaminación proveniente de otras fuentes. Desde diciembre de 2010, el equipo de gaviota regularmente ha trazado una región centrada en el binario mediante la captura de espectros en 41 localidades, un esfuerzo similar a la construcción de una imagen panorámica de una serie de instantáneas. La vista se extiende por unos 430.000 millones de Millas (670.000 millones de Km), o cerca de 4.600 veces la media distancia Tierra-Sol.

 

Las imágenes resultantes, reveladas por primera vez el miércoles, muestran que la emisión de hierro doblemente ionizado proviene de una compleja estructura gaseosa casi una décima parte de un año luz, que compara a la gaviota al cangrejo azul de Maryland. Caminando a través de las imágenes de las ITS, se observan grandes conchas de gas que representa el de "cangrejo" carreras de las estrellas con medido velocidades de alrededor de 1 millón mph (1,6 millones de km/h). Con cada aproximación, una cavidad espiral forma en viento de la estrella más grande y luego se expande hacia el exterior junto con él, creando las movimiento conchas.

 

 

Gran erupción de ETA Carinae en la década de 1840 creó la nebulosa homúnculo vaporosas, reflejada aquí por Hubble. Sobre un año luz, la nube de expansión contiene suficiente material para hacer por lo menos 10 copias de nuestro Sol. Los astrónomos aún no pueden explicar qué causó esta erupción.

Crédito de la imagen: NASA, ESA y el equipo Hubble SM4 ERO

 

"Estas cáscaras gas persisten sobre miles de veces la distancia entre la Tierra y el Sol", explicó gaviota. "Al retroceder, encontramos que las conchas comenzaron a moverse lejos de la estrella primaria aproximadamente hace 11 años o tres pasajes periastron , nos proporciona una manera adicional para vislumbrar lo que ocurrió en el pasado reciente".

 

Cuando el enfoque de estrellas, el compañero se convierte en inmerso en la parte más gruesa del viento de la primaria, que absorbe la luz ultravioleta y evita que la radiación alcance el gas distante de las conchas. Sin esta energía para excitar la plancha doblemente ionizada deja de emitir luz y la estructura de cangrejo desaparece en esta longitud de onda. Una vez que el compañero oscila alrededor de las primarias y borra el viento más denso, la luz UV se escapa, re energiza los átomos de hierro en las conchas y los retornos de cangrejo.

 

Dos de las estrellas masivas de Eta Carinae algún día acabaran con sus vidas en explosiones de supernova. Para las estrellas, masa es destino, y lo que va a determinar su destino final es cuánto asunto pueden perder--a través de vientos estelares o erupciones como-sin embargo-inexplicable--antes de que se queden sin combustible y colapsen bajo su propio peso.

 

Por ahora, dicen los investigadores, existe evidencia que sugiere una inminente desaparición de cualquier estrella. Ellos están explorando el rico conjunto de datos desde el 2014 periastron paso a hacer nuevas predicciones, que se pondrá a prueba cuando las estrellas otra vez competir juntos en febrero de 2020.

 

La NASA está explorando nuestro sistema solar y más allá para comprender el universo y nuestro lugar en él. Buscamos desentrañar los secretos de nuestro universo, su origen y evolución y la búsqueda de vida entre las estrellas.

 

Francis Reddy
NASA's Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland

 

Traducción: El Quelonio Volador