sábado, 28 de octubre de 2017

El lugar más frío del universo conocido

"Cuando el grajo vuela bajo, hace un frío del carajo" 
Dicho popular 
A unos 5000 años-luz de distancia de nosotros, en la constelación austral de Centaurus, se encuentra el lugar donde se ha medido la temperatura más baja del universo conocido (fuera de un laboratorio, claro). Nos referimos a la Nebulosa Boomerang, una protonebulosa planetaria bipolar. Nos encontramos con un objeto realmente peculiar, ya que se encuentra en fase de evolución de estrella de la rama asintótica gigante a nebulosa planetaria. Se considera que esta fase suele durar alrededor de un millar de años (apenas un suspiro en términos astronómicos), con lo que nos encontramos ante un objeto extraordinariamente raro de observar.

Esta animación posiblemente no tenga mucha calidad, pero es bastante descriptiva y muestra muy bien el proceso de formación de una nebulosa planetaria (en este caso la Nebulosa de la Hélice). La estrella se desprende de sus capas exteriores, las cuales se expanden de manera más o menos homogénea por el espacio. Originalmente fueron confundidas con planetas gaseosos por sus descubridores (de ahí el nombre genérico de este tipo de nebulosas). Créditos: NASA/STScI

El nombre con el que se conoce a esta nebulosa le fue puesto en 1980, cuando los astrónomos Keith Taylor y Mike Scarrott usaron uno de los telescopios del Observatorio Anglo-Australiano para estudiarla en detalle. Entonces creyeron ver una forma de bumerán, al observar una ligera asimetría en los lóbulos de esta nebulosa. Observaciones posteriores han obtenido imágenes mucho más definidas (especialmente desde el espacio) y nos hacen pensar que quizás el nombre de Nebulosa de la Pajarita hubiera sido más apropiado.

En 1998, el telescopio espacial Hubble tomó esta hermosa imagen de la Nebulosa Boomerang, situada a 5000 años-luz de distancia en la constelación de Centaurus. La imagen es el resultado de una exposición de 1000 segundos usando un filtro verde-amarillo. La nebulosa está iluminada por la luz de la estrella central que se refleja en las partículas de polvo. Creditos: NASA, ESA and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

Nuestra protagonista se encuentra en la fase inicial de expansión de material estelar y lo hace a unas velocidades realmente impresionantes, poco más de 590000 km/h. Precisamente esta altísima velocidad de expansión de material hace que la nebulosa se enfríe ¡y de qué manera! hasta el extremo de alcanzarse la temperatura más baja medida fuera de un laboratorio. Nada menos que 1 K (-272º C), o sea, tan sólo 1 grado por encima del 0 absoluto. Aún más, el Fondo Cósmico de Microondas (el remanente del lejanísimo Big Bang hace unos 13700 millones de años) tiene incluso una temperatura superior, que se encuentra en torno a los 2,7 K.

Recordemos que el 0 absoluto (-273,15º C) es la temperatura teórica más baja posible, donde el movimiento de las partículas se detiene por falta de energía (más o menos, porque a nivel cuántico siempre queda algo de energía residual, o energía de punto cero, para así cumplir el Principio de indeterminación de Heisenberg).

Se estima que en los últimos 1500 años nuestra protagonista ha perdido el equivalente a 1'5 masas solares. Esto supone una tasa de pérdida de 10 a 100 veces más alta que otras nebulosas similares en tamaño. Junto con su baja luminosidad (apenas unas 300 veces la del Sol, significativamente menor que otras nebulosas), hace que sea un objeto de un extraordinario interés para establecer modelos teóricos sobre la pérdida de masa de las nebulosas planetarias tras la fase de secuencia principal de la estrella progenitora. 

Se ha estimado que la estrella progenitora sería una gigante roja con poco más de 4 masas solares, mientras que el flujo ultra frío de gas y polvo en los lóbulos de la nebulosa está en torno a las 3,3 masas solares y se extiende hasta las 120000 AUs (1 AU = 150 millones de km, la distancia que separa a la Tierra del Sol) de radio.

Esta espectacular toma circumpolar es una vista parcial de las 66 antenas parabólicas de entre 7 y 12 metros de diámetro del observatorio ALMA en el Llano del Chajnantor, en el desierto de Atacama a más de 5100 metros de altitud, Chile. Créditos: ESO/Babak Tafreshi

Mediciones llevadas a cabo usando el observatorio del ESO en Chile ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) han llevado a determinar que una pequeña compañera de la estrella progenitora se ha zambullido en su núcleo, acelerando dramáticamente el proceso de eyección de masa de la nebulosa protoplanetaria y haciendo que su temperatura baje a extremos nunca vistos antes.

Imagen de la Nebulosa Boomerang en longitud de onda submilimétrica, se aprecian claramente los lóbulos de la misma junto con una zona central más densa. Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/R. Sahai

La zona central de la Nebulosa Boomerang, la más densa, tiene unas dimensiones de 1740x275 AUs y se expande a menor velocidad que los lóbulos norte y sur. Por otro lado, la nebulosa tiene una extensión de 2 años-luz, la mitad de la distancia que nos separa de Proxima Centauri.

Uniendo la imagen anterior con  la obtenida en 1998 por el telescopio espacial Hubble podemos apreciar el tamaño relativo de los lóbulos principales con el resto de la nebulosa. Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/R. Sahai

Otra foto del Hubble, pero más reciente, de comienzos de 2005. Se ha dispersado la luz de la nebulosa Boomerang para apreciar mejor los detalles de su estructura interna. Créditos: NASA, ESA and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

Con el tiempo, a medida que el flujo ultra frío de la nebulosa vaya entrando en contacto con el medio interestelar que está más cálido (es un decir), su temperatura irá aumentando poco a poco hasta equilibrarse con su entorno.

Referencias


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