Las estrellas que no cuentan con masa suficiente para estallar como supernovas terminan sus vidas expulsando la mayor parte de la masa en un viento estelar intenso, aunque no explosivo. Así, de la estrella queda tan solo el núcleo caliente en forma de enana blanca; el resto del astro se esparce por el medio interestelar y lo enriquece con elementos químicos procesados, como por ejemplo el carbono, que forma parte de todos los organismos vivos de la Tierra. Estos elementos se cocinaron en los hornos estelares durante periodos de miles de millones de años. La radiación de alta energía de la enana blanca caliente hace brillar el gas durante un periodo breve de tiempo, y así resulta uno de los objetos celestes más coloridos y bellos: una nebulosa planetaria.
La compleja historia de la pérdida de masa
Los acontecimientos que conducen a la formación de una nebulosa planetaria se suceden en dos fases que terminan por generar una estructura compuesta de una región interior más densa (la nebulosa planetaria propiamente dicha) y un halo externo débil, conformado por el viento estelar ionizado. Todo el curso de la expulsión del material se produce en un intervalo de tiempo relativamente breve en términos astronómicos, lo que hace que la nebulosa planetaria se mantenga visible durante tan solo unos pocos miles de años. Este es el motivo de que no haya muchos objetos de este tipo accesibles al estudio.
Los halos externos de las nebulosas planetarias son débiles y difíciles de estudiar, pero proporcionan una información muy rica sobre las propiedades físicas de la fase final de pérdida de masa en las estrellas moribundas. Se han producido grandes avances en la comprensión teórica de la evolución estelar en general y, en particular, de la fase de pérdida de masa, pero reinaba una gran incertidumbre desde el punto de vista observacional. Los espectrógrafos y otros instrumentos astronómicos clásicos son capaces de estudiar tan solo unos pocos puntos de objetos extensos y débiles como estos halos, lo cual convierte su análisis en una tarea extremadamente pesada o, incluso, imposible.
La espectroscopia de campo integral acude al rescate
Pero la nueva técnica llamada espectroscopia de campo integral permite obtener centenares de espectros que cubren un área del cielo relativamente amplia, lo que abre perspectivas prometedoras para el análisis de objetos extensos como las nebulosas planetarias. El Observatorio de Calar Alto cuenta con uno de los espectrógrafos de campo integral mejores del mundo, PMAS (Potsdam Multi-Aperture Spectrophotometer), acoplado al telescopio de 3,5 m.
Un equipo de investigación del Instituto de Astrofísica de Potsdam encabezado por C. Sandin acaba de publicar en la revista Astronomy and Astrophysics un trabajo de investigación en el que han recurrido a PMAS para estudiar la estructura bidimensional de un conjunto seleccionado de cinco nebulosas planetarias de nuestra Galaxia: la nebulosa Bola de Nieve Azul (NGC 7662), M2-2, IC 3568, la nebulosa planetaria Parpadeante (NGC 6826) y la nebulosa Lechuza (NGC 3587).
Los halos de las nebulosas planetarias al descubierto
Este equipo de investigación ha logrado deducir la estructura de temperaturas de cuatro de estos objetos en toda la extensión que va desde la estrella central hasta las regiones exteriores del halo, y en tres casos han encontrado que la temperatura se incrementa de manera abrupta en la parte interior del halo. De acuerdo con C. Sandin, «El aspecto de estos halos calientes se puede explicar bastante bien como un fenómeno transitorio que se produce cuando el halo se ioniza». Otro resultado destacado de este estudio consiste en que por primera vez se ha logrado medir la historia de la pérdida de masa en las fases evolutivas finales de las estrellas que producen nebulosas planetarias. Sandin explica que «a diferencia de otros métodos para medir el ritmo de pérdida de masa, nuestras estimaciones se efectúan directamente a partir de la componente gaseosa del viento estelar». Los resultados brindan una comprensión profunda de la pérdida de masa a lo largo del tiempo, y esta investigación muestra que «el ritmo de pérdida de masa se incrementa en un factor entre entre 4 y 7 a lo largo de los, digamos, 10 000 últimos años del proceso».
El equipo de investigación planea proseguir con el estudio de las fases evolutivas últimas de las estrellas ligeras y para ello van a observar nebulosas planetarias en las Nubes de Magallanes. Esperan, de este modo, que «desde un punto vista teórico, nuestros resultados supongan un desafío para avanzar en la mejora de los modelos de vientos estelares».
© 2008 Observatorio de Calar Alto. Reproducido con permiso.