Eta Carinae, analizada por el Chandra.

Eta Carinae, nuestra superestrella vecina.
Sistema estelar Eta Carinae por Chandra.

Al sistema estelar de Eta Carinae no le faltan adjetivos para superlativos. No sólo contiene una de las estrellas más grandes y brillantes de nuestra galaxia, que pesa al menos 90 veces la masa del Sol, sino que también es extremadamente volátil y se espera que tenga al menos una explosión de supernova en el futuro. Como uno de los primeros objetos observados por el Observatorio de rayos X de Chandra de la NASA después de su lanzamiento hace unos 15 años, este sistema de doble estrella continúa revelando nuevas pistas sobre su naturaleza a través de los rayos X que genera.

Los astrónomos reportaron un comportamiento extremadamente volátil de Eta Carinae en el siglo XIX, cuando se volvió muy brillante durante dos décadas, superando a casi todas las estrellas en todo el cielo. Este evento se conoció como la "Gran Erupción". Los datos de los telescopios modernos revelan que Eta Carinae lanzó aproximadamente diez veces la masa del Sol durante ese tiempo. Sorprendentemente, la estrella sobrevivió a esta expulsión tumultuosa de material, agregando el adjetivo de "extremadamente resistente" a su lista de atributos.

Hoy en día, los astrónomos están tratando de aprender más sobre las dos estrellas en el sistema Eta Carinae y cómo interactúan entre sí. La más pesada de las dos estrellas está perdiendo rápidamente su masa a través del viento que fluye lejos de su superficie a más de un millón de millas por hora. Aunque no es la purga gigante de la Gran Erupción, esta estrella todavía está perdiendo masa a un ritmo muy alto que se aproximará a la masa del Sol en aproximadamente un milenio.

Eta Carinae visto en distintas longitudes de onda.

Aunque más pequeño que su compañero, la estrella compañera en Eta Carinae es también masiva, pesando aproximadamente 30 veces la masa del Sol. Está perdiendo materia a un ritmo cerca de cien veces menor que su pareja, pero sigue siendo una pérdida de peso prodigiosa en comparación con la mayoría de las otras estrellas. La estrella compañera supera a la estrella más grande en la velocidad del viento unas diez veces más veloz.

Cuando estos dos vientos rápidos y poderosos chocan, forman un choque de arco, similar al auge sónico de un avión supersónico, que luego calienta el gas entre las estrellas. La temperatura del gas alcanza unos diez millones de grados, produciendo rayos X que Chandra detecta.

La imagen Chandra de Eta Carinae muestra rayos X de baja energía en rojo, rayos X de energía media en verde y rayos X de alta energía en azul. La mayor parte de la emisión proviene de rayos X de energía baja y alta. La fuente de punto azul es generada por los vientos que chocan y la emisión difusa de azul se produce cuando el material que fue purgado durante la Gran Erupción refleja estos rayos X. Los rayos X de baja energía muestran más adonde los vientos de las dos estrellas, o quizás material de la gran erupción, están golpeando el material circundante. Este material circundante podría consistir en gas que fue expulsado antes de la Gran Erupción

El observatorio de Rayos X Chandra de la NASA.
Imagen de autor.

Una característica interesante del sistema Eta Carinae es que las dos estrellas viajan alrededor de sí a lo largo de rutas altamente elípticas durante su órbita de cinco años y medio de duración. Dependiendo de donde esté cada estrella en su trayectoria ovalada la distancia entre las dos estrellas cambia por un factor de veinte. Estas trayectorias de forma ovalada dan a los astrónomos la oportunidad de estudiar qué sucede con los vientos de estas estrellas cuando chocan a distancias diferentes entre sí.

A lo largo de la mayor parte de la órbita del sistema, los rayos X son más fuertes en el ápice, la región donde los vientos chocan de frente. Sin embargo, cuando las dos estrellas están en su punto más cercano durante su órbita (un punto que los astrónomos llaman "periastro"), la emisión de rayos X se sumerge inesperadamente.

Para comprender la causa de esta inmersión, los astrónomos observaron Eta Carinae con Chandra en el periastro a principios de 2009. Los resultados proporcionaron el primer cuadro detallado de la emisión de rayos X de los vientos colisionantes en Eta Carinae. El estudio sugiere que parte de la razón de la inmersión en el periastro es que los rayos X desde el ápice son bloqueados por el viento denso de la estrella más masiva en Eta Carinae, o quizás por la superficie de la misma estrella.

Otro factor responsable de la inmersión de rayos X es que la onda de choque parece ser interrumpida cerca del periastro, posiblemente debido a un enfriamiento más rápido del gas debido al aumento de la densidad, y/o a una disminución en la fuerza del viento de la estrella acompañante debido a la radiación extra ultravioleta de la estrella masiva que la alcanza. Los investigadores esperan que las observaciones de Chandra del último periastrón en agosto de 2014 les ayuden a determinar la verdadera explicación.

Estos resultados se publicaron en el número del 1 de abril de 2014 de The Astrophysical Journal y están disponibles en línea. El primer autor del artículo es Kenji Hamaguchi del Centro de Vuelo Espacial Goddard en Greenbelt, MD, y sus co-autores son Michael Corcoran del Centro de Vuelo Espacial Goddard (GSFC); Christopher Russell de la Universidad de Delaware en Newark; A. Pollock de la Agencia Espacial Europea en Madrid, España; Theodore Gull, Mairan Teodoro y Thomas I. Madura de GSFC; Augusto Damineli de la Universidad de Sao Paulo en Sao Paulo, Brasil y Julian Pittard de la Universidad de Leeds en el Reino Unido.

El Centro de Vuelo Espacial Marshall de la NASA en Huntsville, Alabama, administra el programa de Chandra para la Dirección de Misión Científica de la NASA en Washington, DC. El Smithsonian Astrophysical Observatory en Cambridge, Massachusetts, controla la ciencia de Chandra y las operaciones de vuelo.

Creditos:
NASA/CXC/GSFC/K.Hamaguchi, et al.

Publicado en Chandra el 26 de agosto de 2014.

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