El telescopio Hubble de la NASA descubre detalles fascinantes sobre la joven estrella FU Orionis
En 1936, los astrónomos observaron un suceso desconcertante en la constelación de Orión: la joven estrella FU Orionis (FU Ori) se volvió cien veces más brillante en cuestión de meses. En su apogeo, FU Ori era intrínsecamente 100 veces más brillante que nuestro Sol. Sin embargo, a diferencia de una estrella en explosión, su luminosidad ha disminuido lentamente desde entonces.
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| Esta es una representación artística de las primeras etapas de la erupción de la joven estrella FU Orionis (FU Ori), rodeada de un disco de material. Un equipo de astrónomos ha utilizado las capacidades ultravioleta del telescopio espacial Hubble para aprender más sobre la interacción entre la superficie estelar de FU Ori y el disco de acreción que ha estado vertiendo gas sobre la estrella en crecimiento durante casi 90 años. Descubrieron que el disco interior, que toca la estrella, es mucho más caliente de lo esperado (16.000 kelvin), casi tres veces la temperatura superficial de nuestro Sol. Esa abrasadora temperatura es casi el doble de lo que se creía anteriormente. NASA-JPL, Caltech |
Ahora, un equipo de astrónomos ha utilizado las capacidades ultravioleta del telescopio espacial Hubble de la NASA para aprender más sobre la interacción entre la superficie estelar de FU Ori y el disco de acreción que ha estado vertiendo gas sobre la estrella en crecimiento durante casi 90 años. Han descubierto que el disco interior que toca la estrella está extraordinariamente caliente, lo que desafía la creencia convencional.
Las observaciones se realizaron con los instrumentos COS (espectrógrafo de orígenes cósmicos) y STIS (espectrógrafo de imágenes del telescopio espacial) del telescopio. Los datos incluyen los primeros espectros ultravioleta lejano y los nuevos espectros ultravioleta cercanos de FU Ori.
"Teníamos la esperanza de validar la parte más caliente del modelo del disco de acreción, para determinar su temperatura máxima, midiendo más cerca que nunca del borde interior del disco de acreción", dijo Lynne Hillenbrand de Caltech en Pasadena, California, y coautora del artículo. "Creo que había alguna esperanza de que viéramos algo extra, como la interfaz entre la estrella y su disco, pero ciertamente no lo esperábamos. El hecho de que viéramos tanto más -era mucho más brillante en el ultravioleta de lo que habíamos previsto- fue la gran sorpresa".
Una mejor comprensión de la acreción estelar
Originalmente considerada como un caso único entre las estrellas, FU Ori ejemplifica una clase de estrellas jóvenes y eruptivas que experimentan cambios dramáticos en el brillo. Estos objetos son un subconjunto de las estrellas clásicas T Tauri, que son estrellas de reciente formación que se forman mediante la acreción de material de su disco y la nebulosa circundante. En las estrellas clásicas T Tauri, el disco no toca la estrella directamente porque está restringido por la presión externa del campo magnético de la estrella.
Sin embargo, los discos de acreción que rodean los objetos de FU Ori son susceptibles a la inestabilidad debido a su enorme masa en relación con la estrella central, las interacciones con un compañero binario o el material que cae sobre ellos. Dicha inestabilidad significa que la tasa de acreción de masa puede cambiar drásticamente. El aumento del ritmo altera el delicado equilibrio entre el campo magnético estelar y el borde interior del disco, lo que hace que el material se acerque y, finalmente, toque la superficie de la estrella.
La mayor tasa de caída de luz y la proximidad del disco de acreción a la estrella hacen que los objetos FU Ori sean mucho más brillantes que una estrella T Tauri típica. De hecho, durante una explosión, la estrella misma se ve eclipsada por el disco. Además, el material del disco orbita rápidamente a medida que se acerca a la estrella, mucho más rápido que la velocidad de rotación de la superficie estelar. Esto significa que debería haber una región donde el disco impacta con la estrella y el material se ralentiza y se calienta significativamente.
"Los datos del Hubble indican una región de impacto mucho más caliente de lo que los modelos habían predicho previamente", dijo Adolfo Carvalho de Caltech y autor principal del estudio. "En FU Ori, la temperatura es de 16.000 kelvins [casi tres veces la temperatura superficial de nuestro Sol]. Esa temperatura abrasadora es casi el doble de la cantidad que los modelos anteriores habían calculado. Nos desafía y nos anima a pensar en cómo se puede explicar tal salto de temperatura".
Para abordar la diferencia significativa de temperatura entre los modelos anteriores y las recientes observaciones del Hubble, el equipo ofrece una interpretación revisada de la geometría dentro de la región interna de FU Ori: el material del disco de acreción se aproxima a la estrella y una vez que alcanza la superficie estelar, se produce un choque caliente, que emite mucha luz ultravioleta.
Supervivencia planetaria alrededor de FU Ori
La comprensión de los mecanismos del rápido proceso de acreción de FU Ori se relaciona más ampliamente con las ideas de formación y supervivencia de planetas.
"Nuestro modelo revisado basado en los datos del Hubble no es estrictamente una mala noticia para la evolución planetaria, es una especie de mezcla de factores", explicó Carvalho. "Si el planeta está muy alejado del disco mientras se está formando, las explosiones de un objeto FU Ori deberían influir en el tipo de sustancias químicas que finalmente heredará el planeta. Pero si un planeta en formación está muy cerca de la estrella, entonces es una historia ligeramente diferente. En un par de explosiones, cualquier planeta que se esté formando muy cerca de la estrella puede moverse rápidamente hacia el interior y finalmente fusionarse con ella. Podrías perder, o al menos ahogar por completo, los planetas rocosos que se están formando cerca de una estrella de este tipo".
Actualmente se está trabajando en las observaciones ultravioleta del Hubble. El equipo está analizando cuidadosamente las distintas líneas de emisión espectral de múltiples elementos presentes en el espectro COS. Esto debería proporcionar más pistas sobre el entorno de FU Ori, como la cinemática del gas que entra y sale dentro de la región interna.
"Muchas de estas estrellas jóvenes son espectroscópicamente muy ricas en longitudes de onda del ultravioleta lejano", reflexiona Hillenbrand. "Una combinación del Hubble, su tamaño y cobertura de longitudes de onda, así como las circunstancias afortunadas de FU Ori, nos permiten ver más profundamente que nunca el motor de este fascinante tipo de estrella".
Estos hallazgos han sido publicados en The Astrophysical Journal Letters .
Las observaciones se tomaron como parte del programa de Observación General 17176 .
El telescopio espacial Hubble ha estado en funcionamiento durante más de tres décadas y continúa realizando descubrimientos revolucionarios que dan forma a nuestra comprensión fundamental del universo. Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la ESA (Agencia Espacial Europea). El Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, administra el telescopio y las operaciones de la misión. Lockheed Martin Space, con sede en Denver, también apoya las operaciones de la misión en Goddard. El Instituto Científico del Telescopio Espacial en Baltimore, que es operado por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía, lleva a cabo las operaciones científicas del Hubble para la NASA.
Contactos de prensa:
Claire Andreoli (claire.andreoli@nasa.gov) Centro de vuelo espacial Goddard
de la NASA , Greenbelt, Maryland
Abigail Major,
Instituto Científico del Telescopio Espacial Ray Villard, Baltimore, Maryland
Publicado en NASA Hubble el 21 de noviembre del 2024, enlace publicación.
