Abell 30: rayos X de una nebulosa planetaria renacida.

a.K.a. A30.
Imagen de la nebulosa planetaria Abell 30 que se nos muestra las longitudes de onda de rayos X y luz óptica.

Estas imágenes de la nebulosa planetaria Abell 30, (a.k.a. A30), muestran una de las visiones más claras jamás obtenidas de una fase especial de evolución para estos objetos. La imagen insertada a la derecha es una vista de primer plano de A30 que muestra datos de rayos X del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA en color violeta y datos del Telescopio Espacial Hubble (HST) que muestran la emisión óptica de iones de oxígeno en naranja. A la izquierda hay una vista más grande que muestra datos ópticos y de rayos X del Observatorio Nacional de Kitt Peak y del XMM-Newton de la ESA, respectivamente. En esta imagen, los datos ópticos muestran la emisión de oxígeno (naranja) e hidrógeno (verde y azul) y la emisión de rayos X es de color púrpura.

Una nebulosa planetaria, llamada así porque se ve como un planeta cuando se ve con un pequeño telescopio, se forma en la última etapa de la evolución de una estrella similar al sol.

Después de haber producido energía de forma constante durante varios miles de millones de años mediante la fusión nuclear de hidrógeno en helio en su región central o núcleo, la estrella sufre una serie de crisis energéticas relacionadas con el agotamiento del hidrógeno y la posterior contracción del núcleo. Estas crisis culminan en la expansión de la estrella cien veces para convertirse en un gigante rojo.

Eventualmente, la envoltura exterior del gigante rojo es expulsada y se aleja de la estrella a una velocidad relativamente tranquila de menos de 100.000 millas por hora. Mientras tanto, la estrella se transforma de un gigante frío en una estrella caliente y compacta que produce una intensa radiación ultravioleta (UV) y un viento rápido de partículas que se mueven a aproximadamente 6 millones de millas por hora. La interacción de la radiación UV y el viento rápido con la envoltura gigante roja eyectada crea la nebulosa planetaria, que se muestra por la gran capa esférica en la imagen más grande.

En casos raros, las reacciones de fusión nuclear en la región que rodea el núcleo de la estrella calientan la envoltura exterior de la estrella tanto que temporalmente se vuelve a convertir en un gigante rojo. La secuencia de eventos (eyección de envolvente seguida de un viento estelar rápido) se repite a una escala mucho más rápida que antes, y se crea una nebulosa planetaria de pequeña escala dentro de la original. En cierto sentido, la nebulosa planetaria renace.

Imagen de cerca de A30 en rayos X y luz óptica.

La gran nebulosa observada que se ve en la imagen más grande tiene una edad de aproximadamente 12.500 años y se formó por la interacción inicial de vientos rápidos y lentos. El patrón de hojas en forma de trébol que se ve en ambas imágenes corresponde al material expulsado recientemente. Estos nudos se produjeron mucho más recientemente, ya que tienen una edad observada de aproximadamente 850 años, según las observaciones de su expansión utilizando HST.

La emisión difusa de rayos X que se ve en la imagen más grande y en la región alrededor de la fuente central en el recuadro es causada por las interacciones entre el viento de la estrella y los nudos del material expulsado. Los nudos se calientan y erosionan por esta interacción, produciendo emisión de rayos X. Se desconoce la causa de la emisión de rayos X puntuales de la estrella central.

Los estudios de A30 y otras nebulosas planetarias ayudan a mejorar nuestra comprensión de la evolución de las estrellas similares al sol a medida que se acercan al final de su vida. La emisión de rayos X revela cómo el material perdido por las estrellas en diferentes etapas evolutivas interactúa entre sí. Estas observaciones de A30, ubicadas a unos 5.500 años luz de distancia, proporcionan una imagen del entorno hostil al que evolucionará el sistema solar en varios miles de millones de años, cuando el fuerte viento estelar del Sol y la radiación energética exploten los planetas que sobrevivieron al anterior, rojo fase gigante de la evolución estelar.

Las estructuras vistas en A30 originalmente inspiraron la idea de nebulosas planetarias renacidas, y solo se conocen otros tres ejemplos de este fenómeno. Un nuevo estudio de A30, utilizando los observatorios mencionados anteriormente, ha sido informado por un equipo internacional de astrónomos en la edición del 20 de agosto de 2012 de The Astrophysical Journal, artículo en línea.

El primer autor del artículo que informa estos resultados es Martín A. Guerrero, del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) en España. Los otros autores son N. Ruiz, también del IAA-CSIC, España; W.-R. Hamann, de la Universidad de Potsdam, Alemania; Y.-H. Chu, de la Universidad de Illinois, Urbana, IL; H. Todt, de la Universidad de Potsdam, Alemania; D. Schönberner, del Leibniz-Institut Für Astrophysik en Potsdam, Alemania; L. Oskinova, de la Universidad de Potsdam, Alemania; R. Gruendl, de la Universidad de Illinois, Urbana, IL; M. Steffen, del Leibniz-Institut Für Astrophysik en Potsdam, Alemania; W. Blair, de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, MD y J. Toalá del IAA-CSIC, España.

El Centro Marshall para Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama, administra el programa Chandra para la Dirección de Misión Científica de la NASA en Washington. El Observatorio Astrofísico Smithsoniano controla la ciencia y las operaciones de vuelo de Chandra desde Cambridge, Massachusetts.

Crédito:
Rayos X (NASA / CXC / IAA-CSIC / M.Guerrero et al); 
Inset Optical (NASA / STScI); 
Widefield X-ray (ESA / XMM-Newton); 
Widefield Optical (NSF / NOAO / KPNO).

• Publicado en Chandra el 15 de noviembre de 2012