18 de enero de 2018

Las estrellas Wolf-Rayet (WR) son estrellas masivas en etapas avanzadas de su vida. Han perdido las capas externas de hidrógeno, y en su núcleo hay fusión nuclear de elementos más pesados como helio o carbono. Los modelos teóricos predicen emisión en rayos X de estos objetos, proveniente del gas chocado por los vientos estelares. El problema es que se han encontrado muy pocas estrellas WR con este tipo de emisión. El Dr. Jesús Toalá, del Instituto de Radioastronomía y Astrofísica de la UNAM campus Morelia (IRyA - UNAM), y colaboradores han obtenido imágenes de de la nebulos WR NGC 3199 con el instrumento EPIC a bordo del telescopio espacial de rayos X XMM - Newton de la Agencia Espacial Europea (ESA) y han logrado desenmascarar la emisión de rayos X.

Las estrellas muy masivas (más de 30 veces la masa del Sol) que dejan de quemar hidrógeno en su núcleo se convierten en gigantes rojas o en estrellas azules variables. Al principio expulsan un viento estelar muy denso y lento que se mezcla con el medio interestelar. Este viento es responsable de que la estrella pierda más de la mitad de su masa inicial y de que el núcleo de la estrella quede expuesto. En este momento a la estrella se le conoce como Wolf-Rayet (WR), ya que al estar el núcleo expuesto el espectro de emisión de la estrella se caracteriza por tener líneas anchas de emisión provenientes de altos niveles de ionización de helio, carbono y nitrógeno; característica típica de este tipo de estrellas.



Figura 1: Imagen óptica de NGC 3199. Los colores rojo, verde y azul corresponden a la emisión de azufre, hidrógeno y oxígeno ionizados, respectivamente. Imagen cortesía del astrónomo aficionado Don Goldman.

En la Fig. 1 se puede ver una imagen óptica de la nebulosa WR NGC 3199. Las imágenes ópticas de este objeto hicieron pensar a los astrónomos que la estrella progenitora, o que da origen a esta nebulosa, es una estrella “en fuga”. Esto es, que la estrella está moviéndose a velocidades altas a través del medio interestelar. Este movimiento de la estrella sería entonces el responsable de generar la emisión en longitudes de onda ópticas que parecen una cáscara.

El Dr. Jesús Toalá (IRyA - UNAM) y sus colaboradores observaron esta nebulosa en rayos X usando el telescopio espacial XMM - Newton de la Agencia Espacial Europea (ESA). Usando estas observaciones e imágenes obtenidas por el astrónomo aficionado Don Goldman, cambiaron radicalmente la interpretación de lo que se pensaba de esta estrella y su nebulosa. Descubrieron que la emisión en rayos X no se encuentra limitada a la región brillante detectada en óptico, sino que forma una burbuja caliente alrededor de la estrella WR (Figura 2). Además, utilizando datos del satélite Gaia también descubrieron que la estrella central no se trata de una estrella “en fuga”, ni se mueve a velocidades excepcionales con respecto al medio interestelar.

Esta investigación confirma a NGC 3199 como la cuarta nebulosa WR con emisión en rayos X observada hasta la fecha y cuestiona el origen y evolución de otras nebulosas en donde no se detecta emisión de rayos X.



Figura 2. Comparación de la emisión de rayos X detectada por el satélite XMM- Newton (azul) y de la emisión nebular de azufre (rojo) y oxígeno (verde)



Información sobre la publicación:

Los resultados de esta investigación están publicados como J.A. Toalá et al. “Hot Gas in the Wolf - Rayet Nebula NGC3199” en The Astrophysical Journal.

http://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/aa8554/pdf

El miembro del Instituto de Radioastronomía y Astrofísica (IRyA - UNAM) involucrado en la investigación es Jesús A. Toalá. Trabajó en colaboración con A.P. Martson (Agencia Espacial Europea/STScI, EUA), M.A. Guerrero (Instituto de Astrofísica de Andalucía, España), Y.-H. Chu (Institute of Astronomy and Astrophysics, Academia Sinica, Taiwán) y R.A. Gruendl (Department of Astronomy, University of Illinois).


CONTACTO CIENTÍFICO

Dr. Jesús Toalá
Email: j.toala@irya.unam.mx

COMUNICACIÓN CIENTÍFICA

Dra. Anahí Caldú Primo
Teléfono: (+52) ( 443) 147 78 07
Email: a.caldu@irya.unam.mx