Redacción
A medida que las estrellas moribundas exhalan sus últimos alientos de vida, esparcen suavemente sus cenizas en el cosmos a través de las magníficas nebulosas planetarias. Estas cenizas, esparcidas por los vientos estelares, están enriquecidas con muchos elementos químicos diferentes, incluyendo el carbono.
Los resultados de un estudio publicado en la revista Nature Astronomy muestran que los últimos estertores de estas estrellas moribundas, llamadas enanas blancas, arrojan luz sobre el origen del carbono en la Vía Láctea.
“Los resultados plantean nuevas y estrictas restricciones sobre cómo y cuándo se produjo el carbono procedente de las estrellas de nuestra galaxia, terminando dentro de la materia prima de la que se formó el Sol y su sistema planetario hace 4.600 millones de años”, dice Jeffrey Cummings, un científico investigador asociado del Departamento de Física y Astronomía de la Universidad Johns Hopkins y autor del trabajo.
El origen del carbono, un elemento esencial para la vida en la Tierra, en la galaxia Vía Láctea sigue siendo objeto de debate entre los astrofísicos: algunos están a favor de las estrellas de baja masa, que expulsaron sus envolturas ricas en carbono mediante los vientos estelares se convirtieran en enanas blancas, y otros sitúan el principal lugar de síntesis del carbono en los vientos de las estrellas masivas que finalmente explotaron como supernovas.
Utilizando los datos del Observatorio Keck, cerca de la cima del volcán Mauna Kea en Hawái, recogidos entre agosto y septiembre de 2018, los investigadores analizaron enanas blancas pertenecientes a los cúmulos estelares abiertos de la Vía Láctea. Los cúmulos estelares abiertos son grupos de hasta unos pocos miles de estrellas que se mantienen unidos por mutua atracción gravitatoria.
NGC 7789, también conocido como la Rosa de Carolina, es un antiguo cúmulo abierto de estrellas de la Vía Láctea, que se encuentra a unos 8.000 años luz de distancia hacia la constelación de Casiopea. Alberga unas pocas enanas blancas de masa inusualmente alta, analizadas en este estudio. (Foto: Guillaume Seigneuret/NASA)
A partir de este análisis, el equipo de investigación midió las masas de las enanas blancas, y utilizando la teoría de la evolución estelar, también calculó sus masas al nacer.
La conexión entre las masas de nacimiento y las masas finales de las enanas blancas se denomina relación de masas inicial-final, un diagnóstico fundamental en astrofísica que contiene los ciclos de vida completos de las estrellas. Investigaciones anteriores siempre encontraron una relación lineal creciente: cuanto más masiva es la estrella al nacer, más masiva es la enana blanca que deja al morir.
Pero cuando Cummings y sus colegas calcularon la relación de masa inicial-final, se sorprendieron al descubrir que las enanas blancas de este grupo de cúmulos abiertos tenían masas más grandes de lo que los astrofísicos creían anteriormente. Este descubrimiento, se dieron cuenta, rompió la tendencia lineal que otros estudios siempre encontraron. En otras palabras, las estrellas nacidas hace aproximadamente 1.000 millones de años en la Vía Láctea no produjeron enanas blancas de alrededor de 0,60-0,65 masas solares, como se pensaba habitualmente, sino que murieron dejando atrás restos más masivos de alrededor de 0,7 – 0,75 masas solares.
Los investigadores dicen que este giro en la tendencia explica cómo el carbono de las estrellas de baja masa llegó a la Vía Láctea. En las últimas fases de sus vidas, estrellas dos veces más masivas que nuestro Sol produjeron nuevos átomos de carbono en sus interiores calientes, los transportaron a la superficie y finalmente los esparcieron en el ambiente interestelar circundante a través de suaves vientos estelares. Los modelos estelares del equipo de investigación indican que la expulsión del manto exterior rico en carbono ocurrió lo suficientemente lenta como para permitir que los núcleos centrales de estas estrellas, las futuras enanas blancas, crecieran considerablemente en masa.
El equipo calculó que las estrellas tenían que tener al menos 1,5 masas solares para poder esparcir sus cenizas ricas en carbono al morir.
Los resultados, según Paola Marigo, profesora de Física y Astronomía de la Universidad de Padua y primera autora del estudio, ayudan a los científicos a comprender las propiedades de las galaxias en el universo. Combinando las teorías de la cosmología y la evolución estelar, los investigadores esperan que las brillantes estrellas ricas en carbono próximas a su muerte, como las progenitoras de las enanas blancas analizadas en este estudio, estén contribuyendo actualmente a la luz emitida por galaxias muy distantes. Esta luz, que lleva la firma del carbono recién producido, es recogida rutinariamente por los grandes telescopios desde el espacio y la Tierra para investigar la evolución de las estructuras cósmicas. Por lo tanto, esta nueva comprensión de cómo se sintetiza el carbono en las estrellas también significa tener un intérprete más fiable de la luz procedente del universo lejano.
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