Nunca hasta ahora la atmósfera de astro diferente a nuestro sol había sido escrutada como la de W Hydrae: se trata de una estrella moribunda situada a 320 años luz de la Tierra que ha sido el objetivo de dos de los telescopios más potentes del mundo, ALMA y el Telescopio Muy Grande (VLT), ambos operados por el Observatorio Europeo Austral (ESO) desde el desierto chileno de Atacama.
Las nuevas imágenes de radio de alta resolución han desnudado a W Hydrae (también llamada W Hya), una gigante roja envejecida. Al observar simultáneamente 57 moléculas diferentes (líneas espectrales moleculares), han capturaron 57 caras diferentes de la misma estrella, pues cada uno de estos rostros muestra una capa distinta de su turbulenta atmósfera. Y lo que han visto es "un entorno sorprendentemente complejo, dinámico y rico en diversidad química", según describe el equipo liderado por Keiichi Ohnaka, de la Universidad Andrés Bello, en Chile, en un reciente artículo publicado en la revista Astronomy & Astrophysics.
"Por primera vez hemos tomado imágenes detalladas en tantas señales de distintas moléculas a la vez. Había un par de trabajos que tomaron imágenes igual o un poco más detalladas, pero obtuvieron muchas menos vistas moleculares, nunca se había logrado obtener 57 imágenes detalladas a la vez", cuenta Keiichi Ohnaka a través de un correo electrónico.
Con ALMA, dice Ohnaka, ahora pueden ver la atmósfera de una estrella moribunda con un nivel de claridad similar al que han conseguido para el Sol, pero a través de decenas de miradas moleculares distintas. Y estas observaciones les permiten ser testigos de las etapas finales de la evolución estelar, por lo que revela también cómo será el futuro del Sol.
"W Hydrae está 400 veces más inflada (o sea, extendida) que el Sol y la temperatura en su superficie es más baja, por lo que se ve naranja o roja. También el Sol seguirá el camino de W Hydrae y se inflará, pero dentro de aproximadamente 5.000 millones de años", adelanta Ohnaka.
Eligieron W Hydrae como laboratorio porque es una de las estrellas moribundas más próximas a la Tierra: "Es más fácil ver los detalles en su superficie y su entorno para estudiar las reacciones químicas y cómo se mueve la materia. Además, gracias a su proximidad, la estrella es brillante (en la luz infrarroja y en radio, no para nuestros ojos), lo que facilita las observaciones detalladas", señala.
Reciclaje cósmico
La estrella presenta apariencias dramáticamente distintas según la molécula que se observa, ya sea monóxido de silicio, vapor de agua, dióxido de azufre, monóxido de aluminio o cianuro de hidrógeno, entre otras muchas. En algunas vistas, la atmósfera se extiende varias veces el tamaño de la propia estrella. Es tan grande que si W Hydrae estuviera en el centro de nuestro Sistema Solar, sus capas externas, infladas, envolverían Mercurio, Venus, la Tierra y Marte, según comparan los investigadores.
Uno de los aspectos más destacados del estudio para los autores es la vinculación directa entre las moléculas y el polvo recién formado, pues han visto cómo las moléculas de gas se transforman en polvo. Las observaciones de ALMA se compararon con imágenes en luz visible obtenidas nueve días antes con el instrumento SPHERE del VLT de ESO, tomadas solo nueve días antes. Esta cercanía temporal permite vincular la química del gas con la formación de polvo casi en tiempo real.
"La estrella está perdiendo su materia, o sea, la materia estelar fluye hacia fuera. Continuará así hasta que se pierda la mayoría de la materia estelar y sólo quede el núcleo en el centro de la estrella. El núcleo caliente iluminará la materia arrojada y la estrella experimentará un metamorfosis en una nebulosa planetaria", adelanta el astrofísico.
El proceso de pérdida de masa en estrellas como W Hydrae es de gran interés para entender cómo se forman nuevas estrellas, planetas y, finalmente, los ingredientes químicos necesarios para que surja la vida, y es también uno de los problemas más antiguos de la astrofísica estelar. Por eso, dicen los autores, obtener imágenes de alta resolución de las regiones más internas de la estrella, donde comienza el flujo de salida y se forma el polvo, es esencial para resolverlo: "La materia estelar que fluye hacia fuera y escapa de la estrella contiene elementos creados en ella. Esta materia arrojada de estrellas en las etapas finales de su vida se recicla para crear nuevas generaciones de estrellas, planetas, y en caso de la Tierra, la vida. Por esto, para entender este reciclaje cósmico, es importante estudiar cómo estrellas moribundas como W Hydrae pierden o arrojan su materia".