ALMA Revela La Verdadera Forma De La Nebulosa Boomerang

Companion Star proporciona el escalofriante poder del 'objeto más frío del universo'

Imagen compuesta de la Nebulosa Boomerang, una nebulosa preplanetaria producida por una estrella moribunda. Observaciones de ALMA (naranja) que muestran el flujo de salida en forma de reloj de arena, que está incrustado dentro de un flujo de salida ultrafrío aproximadamente redondo. El flujo de salida del reloj de arena se extiende más de tres billones de kilómetros de un extremo a otro (unas 21.000 veces la distancia del Sol a la Tierra), y es el resultado de un chorro que está siendo disparado por la estrella central, barriendo las regiones internas de la Tierra. Salida ultra fría como una quitanieves. El flujo de salida ultrafrío es aproximadamente 10 veces mayor. Los datos de ALMA se muestran en la parte superior de una imagen del Telescopio Espacial Hubble (azul). Crédito: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO); Hubble de la NASA / ESA; NRAO / AUI / NSF

Uso de Atacama Large Millimeter / submillimeter Array ( ALMA ), los astrónomos ven la Nebulosa Boomerang, una nebulosa preplanetaria producida por una estrella moribunda.

Esta imagen de la semana muestra la Nebulosa Boomerang, una nebulosa protoplanetaria, vista por el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA). La estructura de fondo violeta, como se ve en luz visible con la NASA / ESA telescopio espacial Hubble , muestra una forma clásica de doble lóbulo con una región central muy estrecha. La capacidad de ALMA para ver el gas molecular frío revela la forma más alargada de la nebulosa, en naranja.

Una antigua estrella gigante roja en medio de una muerte gélida ha producido el objeto más frío conocido en el cosmos: la Nebulosa Boomerang. Cómo esta estrella fue capaz de crear un entorno sorprendentemente más frío que la temperatura de fondo natural del espacio profundo ha sido un misterio convincente durante más de dos décadas.

La respuesta, según los astrónomos que utilizan el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), puede ser que una pequeña estrella compañera se ha hundido en el corazón de la gigante roja, expulsando la mayor parte de la materia de la estrella más grande como una salida ultra fría de gas y polvo.

Este flujo de salida se está expandiendo tan rápidamente, aproximadamente 10 veces más rápido de lo que una sola estrella podría producir por sí sola, que su temperatura ha caído a menos de medio grado Kelvin (menos 458,5 grados Fahrenheit ). Cero grados Kelvin se conoce como cero absoluto , el punto en el que se detiene todo movimiento termodinámico.

Las observaciones de ALMA permitieron a los investigadores desentrañar este misterio al proporcionar los primeros cálculos precisos de la extensión, edad, masa y energía cinética de la nebulosa.

“Estos nuevos datos nos muestran que la mayor parte de la envoltura estelar de la estrella gigante roja masiva ha sido lanzada al espacio a velocidades mucho más allá de las capacidades de una sola estrella gigante roja”, dijo Raghvendra Sahai, astrónomo del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA. en Pasadena, California, y autor principal de un artículo que aparece en el Astrophysical Journal. “La única forma de expulsar tanta masa ya velocidades tan extremas es a partir de la energía gravitacional de dos estrellas que interactúan, lo que explicaría las desconcertantes propiedades del flujo de salida ultrafrío”. Compañeros tan cercanos pueden ser responsables de la desaparición temprana y violenta de la mayoría de las estrellas del universo, señaló Sahai.

“Las propiedades extremas del Boomerang desafían las ideas convencionales sobre tales interacciones y nos brindan una de las mejores oportunidades para probar la física de los sistemas binarios que contienen una estrella gigante”, agrega Wouter Vlemmings, astrónomo de Universidad Tecnológica de Chalmers en Suecia y coautor del estudio.

Observaciones de ALMA de una nebulosa preplanetaria producida por una estrella moribunda

La Nebulosa Boomerang, una nebulosa preplanetaria producida por una estrella moribunda. Las observaciones de ALMA muestran el flujo de salida en forma de reloj de arena, que está incrustado dentro de un flujo de salida ultrafrío aproximadamente redondo. El flujo de salida del reloj de arena se extiende más de tres billones de kilómetros de un extremo a otro (unas 21.000 veces la distancia del Sol a la Tierra), y es el resultado de un chorro que está siendo disparado por la estrella central, barriendo las regiones internas de la Tierra. Salida ultra fría como una quitanieves. El flujo de salida ultrafrío es aproximadamente 10 veces mayor. Crédito: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), R. Sahai

La Nebulosa Boomerang se encuentra a unos 5.000 años luz de la Tierra en la constelación de Centauro. Se espera que la estrella gigante roja en su centro se encoja y se caliente, finalmente ionizando el gas a su alrededor para producir una nebulosa planetaria. Las nebulosas planetarias son objetos deslumbrantes creados cuando estrellas como nuestro sol (o un par de veces más grandes) arrojan sus capas externas como una capa en expansión cerca del final de su vida impulsada por la fusión nuclear. La Nebulosa Boomerang representa las primeras etapas de este proceso, la llamada nebulosa preplanetaria.

Cuando se observó por primera vez la Nebulosa Boomerang en 1995, los astrónomos notaron que estaba absorbiendo la luz del Fondo Cósmico de Microondas, que es la radiación sobrante del Big Bang . Esta radiación proporciona la temperatura de fondo natural del espacio: solo 2,725 grados por encima del cero absoluto. Para que la Nebulosa Boomerang absorbiera esa radiación, tenía que ser incluso más fría que esta energía tenue y persistente que se ha estado enfriando continuamente durante más de 13 mil millones de años.

Las nuevas observaciones de ALMA también produjeron una imagen evocadora de esta nebulosa preplanetaria, que muestra una salida en forma de reloj de arena dentro de una salida ultra fría aproximadamente redonda. El flujo de salida de reloj de arena se extiende más de tres billones de kilómetros de un extremo a otro (unas 21.000 veces la distancia del Sol a la Tierra), y es el resultado de un chorro que está siendo disparado por la estrella central, barriendo las regiones internas de la Tierra. Salida ultra fría como una quitanieves.

El flujo de salida ultrafrío es más de 10 veces mayor. Viajando a más de 150 kilómetros por segundo, el material en sus bordes exteriores tardó aproximadamente 3500 años en alcanzar estas distancias extremas después de ser expulsado por primera vez de la estrella moribunda.

Sin embargo, estas condiciones no durarán mucho. Incluso ahora, la Nebulosa Boomerang se está calentando lentamente.

“Vemos este notable objeto en un período muy especial y muy breve de su vida”, señaló Lars-Åke Nyman, astrónomo del Observatorio Conjunto ALMA en Santiago, Chile, y coautor del artículo. “Es posible que estos ultracongeladores cósmicos sean bastante comunes en el universo, pero solo pueden mantener temperaturas tan extremas durante un tiempo relativamente corto”.

Copia en PDF del estudio: El lugar más frío del universo: sondeando el flujo de salida ultrafrío y el disco polvoriento en la nebulosa Boomerang

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