¿Cuántas veces en astronomía (y, en general, en el mundo de la ciencia) descubrimos algo que no era el objetivo que nos movía en un principio? Estos descubrimientos “colaterales” a veces son más relevantes que lo que se buscaba originalmente. Otras veces, complementan determinados campos de estudio con sus aportaciones.

De esto sabe algo Miguel Santander (investigador del Grupo de Astrofísica Molecular del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid – CSIC), que en alguna ocasión se ha topado, junto con su equipo, con sorpresas que le han llevado a publicar sus resultados en la revista Nature (pueden ver una de estas historias en su charla de Naukas “Cómo ser una estrella, morir dos veces y hacerlo con estilo”). [1]

Sin embargo, en esta ocasión, no se trata de estrellas, sino de anillos.

Para empezar por donde es debido, debemos explicar qué es una nebulosa planetaria. Pues bien, una nebulosa planetaria es el cadáver de una estrella de masa baja o intermedia (generalmente estrellas que tienen hasta ocho masas solares). Nos llaman la atención porque resulta difícil de explicar cómo un objeto esférico (pues damos por hecho que así son las estrellas, esencialmente esféricas) puede dar lugar, al morir, a formas tan diversas y fantásticas.

La estrella, al agotar el hidrógeno de su núcleo, atraviesa varias fases que harán que se hinche, multiplique su tamaño cientos de veces, y acabe liberando su materia al medio, dejando en el centro sus restos en forma de densa estrella enana blanca. A su alrededor, el gas que una vez formó parte de ella se disgrega, condensándose parcialmente en granos de polvo y formando diferentes moléculas. Su destino final será la total desaparición de la nebulosa planetaria tal y como la vemos ahora. Acabará difuminándose en el medio interestelar y, muy probablemente, el ciclo de la vida de las estrellas volverá a dar comienzo cuando el gas y el polvo se reúnan en otro lugar y se condensen lo suficiente como para generar reacciones nucleares. Pero esa es otra historia. Sigamos con la nebulosa planetaria.

Hace un tiempo se dio a conocer el resultado del trabajo de un equipo (liderado por Valentín Bujarrabal, del OAN-IGN) que estudiaba la presencia de discos de material alrededor de estrellas evolucionadas. Se trata de discos muy similares a los que se crean cuando nacen las estrellas, aunque desconocemos muchas de sus características y tampoco sabemos si en esos discos de estrellas moribundas podrían nacer planetas. Con la intención de seguir investigando estos interesantes discos, se obtuvo tiempo de observación con el interferómetro ALMA, un radiotelescopio formado por 66 antenas y situado en el desierto de Atacama (Chile).

Y, al recibir los datos, se llevaron una sorpresa.

Una nebulosa no solo asimétrica

Seguimos con la pregunta. ¿Cómo es posible que objetos esféricos como estrellas den lugar a simetrías tan distintas y, en algunos casos, tan extremas? Es lo que le ocurre a nuestra protagonista, la nebulosa del Bicho (NGC 6302), una nebulosa planetaria relativamente joven y cuya estrella central tiene una temperatura muy alta (en realidad aún no se sabe si en el centro hay una o varias estrellas, pero eso es objeto de otro estudio).

La forma es impresionante. Un centro ardiente del que salen despedidos vientos estelares, provocados por la enana blanca, que ionizan todo el medio y dan forma a los chorros bipolares, también conocidos como lóbulos (los que hacen que la nebulosa parezca ser un bicho con alas o tener forma de diábolo). Pero, un momento… No vemos el centro.

Y no lo vemos en esta imagen porque hay un anillo de polvo y gas que lo impide. Ojo, hagamos una distinción clara entre anillo y disco. Buscábamos un tipo de disco mucho más pequeño que este anillo y no lo hemos detectado. Pero ahí está ese anillo y, si nos fijamos bien, en el rango visible de la luz vemos un filamento en forma de arco envuelto en los lóbulos principales.

Aunque no sabemos muy bien de qué se trata… a no ser que observemos en otros rangos de la luz, como el milimétrico y el submilimétrico, los rangos en los que observa ALMA y que logran ofrecernos una información sorprendente.

¿El anillo único?

Algunas nebulosas tienen, alrededor del núcleo, un anillo de gas y polvo muy denso y espeso que, normalmente, se asocia con su simetría extrema y que creemos relacionado con los vientos de la estrella, la presencia de una compañera o los campos magnéticos.

En el caso de la nebulosa del Bicho, el proceso de creación del anillo empezó hace unos 5.000 años y duró aproximadamente unos 2.000. Más tarde, en un espacio de tiempo que iría entre hace 3.600 y 4.700 años, se crearon los lóbulos. Pero la nebulosa planetaria no tiene un único eje de simetría ni un solo chorro bipolar. Hace unos 2.200 años, otro chorro surgió del núcleo, este con una simetría distinta. Es decir, hay un tercer lóbulo, más joven y con un eje diferente al de los lóbulos principales.

Pero eso no es todo.

Paralelamente, en una época similar, se formó otra estructura cuya existencia se desconocía hasta ahora: un segundo anillo, más joven que el primero, que está orientado en otra dirección y que, además, se expande más rápido.

Aunque no es la primera nebulosa planetaria descubierta con varios anillos con distintos grados de inclinación, sí es la primera vez que se estima que hay bastante diferencia de edad y de masa entre los anillos. Los anillos secundarios de otras nebulosas planetarias son casi tan masivos como los primarios y, en este caso, si el anillo primario tiene 0,1 masas solares, el secundario tiene solo 2,8 masas de Júpiter.

¿Y tú, de quién eres?

Tanto el origen como la orientación de este segundo anillo de la nebulosa del Bicho son un misterio para los investigadores, pero hay varias teorías que especulan sobre su posible formación. Una de ellas plantea el escenario de un sistema triple en el que una de las estrellas habría pasado por la fase de gigante roja, desestabilizando a todo el sistema. Las otras dos estrellas podrían haber originado el nuevo anillo.

Hay otra hipótesis mucho más arriesgada, pero igualmente interesante. Que el anillo sea el resultado de la destrucción de un planeta gigante gaseoso que hubiese estado en una órbita demasiado cercana a la estrella durante su proceso de evolución a gigante roja.

En ambos casos se trata de especulaciones y llegar a alguna conclusión plausible requeriría de datos más precisos de la zona en concreto.

El caso es que no, no se han encontrado los discos que se buscaban en un principio y para lo que se pidió tiempo de observación, pero sí se ha descubierto un nuevo tipo de anillo de forma casual. Sorpresas nos da la ciencia.

Este post ha sido realizado por Natalia Ruiz Zelmanovitch (@Bynzelman) con ayuda de Miguel Santander (@Migusant) y es una colaboración de Naukas con la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU.

Notas:

[1] Esta charla está inspirada en los resultados de este artículo científico: “The double-degenerate, super-Chandrasekhar nucleus of the planetary nebula Henize 2–428”.

Enlaces:

Artículo científico: ALMA high spatial resolution observations of the dense molecular region of NGC 6302

Nota de prensa del CSIC: Descubierto un segundo anillo en la Nebulosa del Insecto

Imágenes:

Imagen 1. Nebulosas planetarias. Crédito: Montaje de Judy Schmidt.

Imagen 2. Nebulosa del Bicho. Crédito: NASA, ESA y el equipo del Hubble SM4 ERO.

Imagen 3. Anillos de la densa región molecular de la nebulosa del Bicho vistos por ALMA. Crédito: M. Santander-García et al./ALMA/HST

Vídeo: Observaciones de ALMA en ¹²CO y ¹³CO (isotopólogos de monóxido de carbono) superpuestas a una imagen del Telescopio Espacial Hubble. El número mostrado en la parte inferior corresponde a la velocidad referida al sistema estándar de reposo en km/s (la velocidad del centro de masas del sistema es -30.4 km/s). La emisión traza la estructura y el patrón de velocidades de ambos anillos. La región izquierda (oeste) del anillo interior está asociada con el filamento en forma de arco visible en la imagen de Hubble.

Crédito: M. Santander-García et al./ALMA/HST

* No sé por qué se empeñan en llamar a esta nebulosa planetaria “Nebulosa del Insecto”, cuando la palabra inglesa “bug”, de toda la vida, se ha traducido como bicho. Para la palabra “insecto” está la palabra “insect”. ¿Y cómo se llama la nebulosa? Bug Nebula. ¿Por tanto? Nebulosa del Bicho. Sin duda.