Un grupo de astr\u00f3nomos de Espa\u00f1a, M\u00e9xico, Hungr\u00eda y Australia ha estudiado a detalle la qu\u00edmica en nebulosas planetarias de la V\u00eda L\u00e1ctea, en las que se ha observado previamente la presencia simult\u00e1nea de granos de polvo con \u00e1tomos de ox\u00edgeno y de carbono.<\/p>\n
Este hecho es un fen\u00f3meno que a\u00fan no tiene explicaci\u00f3n por parte de la comunidad cient\u00edfica internacional, \u00e1rea en que la investigadora del Instituto de Astronom\u00eda de la Universidad Nacional Aut\u00f3noma de M\u00e9xico (UNAM), Gloria Delgado Inglada, ha estado involucrada con cient\u00edficos de dichos pa\u00edses.<\/p>\n
En entrevista con la Agencia Informativa Conacyt, platic\u00f3 sobre estos objetos astron\u00f3micos y los resultados que su investigaci\u00f3n arroj\u00f3.<\/p>\n
Final estelar<\/p>\n
Las nebulosas planetarias son la fase final de estrellas parecidas al Sol. Este tipo en particular tiene entre una y hasta ocho veces la masa del Sol y son conocidas como estrellas de baja masa. Son mucho m\u00e1s numerosas en el universo que las estrellas m\u00e1s masivas que finalizar\u00e1n su vida como supernovas.<\/p>\n
Al concluir su vida, las estrellas de baja masa expulsan al medio interestelar el material que se ha acumulado en sus capas m\u00e1s externas. A veces, mientras este material se va dispersando, si la estrella es lo bastante caliente y emite fotones suficientemente energ\u00e9ticos, la estrella lograr\u00e1 ionizar ese material que entonces empezar\u00e1 a emitir luz, objeto denominado como nebulosa planetaria.<\/p>\n
En otras ocasiones, las estrellas no alcanzan la temperatura suficiente para ionizar el gas y hacer que brille, por consiguiente no ser\u00e1 visible como una nebulosa planetaria para los astr\u00f3nomos.<\/p>\n
Previo a esa fase de nebulosa planetaria, la estrella se encuentra en el periodo de la rama asint\u00f3tica de las gigantes o AGB, un periodo de la evoluci\u00f3n estelar por el que pasan todas las estrellas con masas similares, y es en la atm\u00f3sfera de estas estrellas donde se forman granos de polvo y mol\u00e9culas. \u00abEn nuestra galaxia, estas estrellas son la fuente principal de polvo, y en otras galaxias contribuyen de forma significativa a la cantidad total de polvo que se observa\u00bb, explic\u00f3 la investigadora.<\/p>\n
La composici\u00f3n de los granos de polvo que se forman en las estrellas puede ser \u00abrica en carbono\u00bb o \u00abrica en ox\u00edgeno\u00bb, esto dependiendo de cu\u00e1l sea el elemento que domine en la atm\u00f3sfera de la estrella en el momento que se empiezan a formar los granos, carbono y ox\u00edgeno.<\/p>\n
Si el carbono es m\u00e1s abundante que el ox\u00edgeno, se formar\u00e1n grafitos, carburo de silicio y otros compuestos con carbono; mientras que si el ox\u00edgeno domina, se formar\u00e1n silicatos y \u00f3xidos. Hasta hace poco a\u00fan se pensaba que exist\u00eda una dualidad entre la presencia de ambos elementos en las nebulosas planetarias, pues uno era consumido de mayor forma que el otro, es decir, que si se forma polvo \u00abrico en ox\u00edgeno\u00bb no se produce a la vez polvo \u00abrico en carbono\u00bb y viceversa.<\/p>\n
Sin embargo, en los \u00faltimos a\u00f1os varias investigaciones arrojaron resultados diferentes. \u00abEsper\u00e1bamos polvo hecho mayoritariamente con \u00e1tomos de ox\u00edgeno o de carbono y no ambos al mismo tiempo\u00bb, explic\u00f3 la doctora Delgado.<\/p>\n
Nuevas respuestas en astronom\u00eda<\/p>\n
Varias investigaciones han arrojado resultados no esperados, pues se ha observado que en nebulosas planetarias se encuentran a la vez silicatos e hidrocarburos polic\u00edclicos arom\u00e1ticos (PAH, por sus siglas en ingl\u00e9s) formados por cadenas de \u00e1tomos de carbono.<\/p>\n
\u00abEncontrar esas dos mol\u00e9culas a la vez fue una sorpresa y a\u00fan no se ha encontrado una explicaci\u00f3n contundente a este fen\u00f3meno. La investigaci\u00f3n que desarrollamos consiste en tratar de identificar el mecanismo que permite que pueda haber dos tipos de granos de distinta qu\u00edmica conviviendo en la misma nebulosa planetaria a la vez; a esto nos referimos cuando decimos que la nebulosa planetaria tiene polvo de doble qu\u00edmica\u00bb, platic\u00f3.<\/p>\n
Para explicar este fen\u00f3meno, se han propuesto varias ideas, aunque dos ellas tienen mayor aceptaci\u00f3n en el mundo cient\u00edfico. Para esto es necesario saber que las estrellas a lo largo de su vida pueden pasar por distintas reacciones nucleares en las que sintetizan varios elementos qu\u00edmicos dependiendo de la masa estelar inicial.<\/p>\n
La primera de las teor\u00edas mencionadas dicta que en algunas estrellas, en las que el ox\u00edgeno es m\u00e1s abundante que el carbono en su atm\u00f3sfera y donde se esperar\u00eda solo existan silicatos y \u00f3xidos, podr\u00eda haber ocurrido un pulso t\u00e9rmico tard\u00edo al final de su evoluci\u00f3n que encendi\u00f3 de nuevo las reacciones qu\u00edmicas de la estrella.<\/p>\n
\u00abEstas reacciones nucleares producen carbono y provocan el cambio de la qu\u00edmica en la atm\u00f3sfera estelar: pasa de ser una capa ‘rica en ox\u00edgeno’ a ser ‘rica en carbono’. Esto hace que se puedan formar nuevos granos de polvo, ahora hechos de \u00e1tomos de carbono, como los PAH\u00bb, agreg\u00f3.<\/p>\n
La otra teor\u00eda sugiere que en determinados ambientes, como en el disco denso de material que rodea a algunas de estas estrellas, podr\u00eda disociarse la mol\u00e9cula abundante de mon\u00f3xido de carbono (CO), \u00abesta mol\u00e9cula\u00a0 se\u00a0 romper\u00eda al incidir sobre ella los fotones ultravioleta de la estrella y quedar\u00edan disponibles \u00e1tomos de carbono y ox\u00edgeno para formar nuevos granos de polvo. Es entonces cuando se podr\u00edan formar las mol\u00e9culas de PAH\u00bb.<\/p>\n
Para\u00a0 averiguar cu\u00e1l de las dos propuestas es la correcta, deber\u00eda de estudiarse el gas de la nebulosa planetaria para conocer si hay m\u00e1s carbono u ox\u00edgeno, ya que seg\u00fan la primera idea se esperar\u00eda una nebulosa planetaria donde el carbono es m\u00e1s abundante que el ox\u00edgeno y seg\u00fan la segunda propuesta, en el gas de la nebulosa habr\u00eda m\u00e1s ox\u00edgeno que carbono.<\/p>\n
Este es el objetivo de la investigaci\u00f3n en la cual la doctora Gloria Delgado participa, un proyecto liderado por el doctor Jorge Garc\u00eda Rojas en el Instituto de Astrof\u00edsica de Canarias, quien en a\u00f1os anteriores tambi\u00e9n form\u00f3 parte del Instituto de Astronom\u00eda de la UNAM como investigador posdoctoral.<\/p>\n
Astronom\u00eda internacional<\/p>\n
La investigaci\u00f3n de Gloria Delgado busca medir las abundancias totales de carbono y ox\u00edgeno de manera precisa, lo que requiere contar con espectros de muy buena calidad. \u00abLo que usamos son espectros tomados en Chile en el Very Large Telescope (VLT) en el telescopio de ocho metros. Se us\u00f3 un espectr\u00f3grafo de tipo Echelle que permite poder medir de forma muy precisa las l\u00edneas de emisi\u00f3n de los elementos\u00bb, cont\u00f3.<\/p>\n
Para esto se obtuvieron datos de nueve nebulosas planetarias que fueron utilizados junto con la informaci\u00f3n de otras nebulosas planetarias que se han confirmado tienen ambos tipos de polvo. Esto para aumentar la informaci\u00f3n de la investigaci\u00f3n y obtener un buen an\u00e1lisis de un total de 23 nebulosas planetarias de nuestra galaxia.<\/p>\n
Las nebulosas que fueron estudiadas anteriormente se obtuvieron mediante el telescopio espacial Spitzer, que permite detectar los rasgos espectrales caracter\u00edsticos de los distintos granos de polvo en las longitudes de onda del infrarrojo.<\/p>\n
Los investigadores no solo estudiaron las abundancias de ox\u00edgeno y carbono, sino tambi\u00e9n las de otros elementos ya que esto permite ayudar a comprender los mecanismos que act\u00faan en las estrellas centrales de las nebulosas planetarias. \u00abAdem\u00e1s de calcular el carbono y el ox\u00edgeno, podemos usar otras abundancias como nitr\u00f3geno o helio para tener una idea de qu\u00e9 reacciones ocurrieron en el interior estelar y qu\u00e9 tipo de estrella es la que origin\u00f3 esa nebulosa planetaria\u00bb, agreg\u00f3.<\/p>\n
Una vez realizado el an\u00e1lisis por parte de los investigadores se encontr\u00f3 que en la gran mayor\u00eda de las nebulosas planetarias analizadas el gas es rico en ox\u00edgeno, es decir, hay m\u00e1s \u00e1tomos de ox\u00edgeno que de carbono. Eso permite descartar la teor\u00eda del pulso t\u00e9rmico tard\u00edo que genera cambios en la qu\u00edmica del objeto, al menos en la mayor\u00eda de las nebulosas planetarias analizadas.<\/p>\n
En cambio, los resultados arrojan que lo que podr\u00eda haber ocurrido es la disociaci\u00f3n de la mol\u00e9cula de CO. \u00abEso es interesante porque los cient\u00edficos que propusieron esta idea dec\u00edan que alrededor de la estrella existe un disco muy denso con el ambiente f\u00edsico y qu\u00edmico propicio para que la mol\u00e9cula se disocie con facilidad. Sabemos que muchas de las nebulosas planetarias que nosotros hemos estudiado no tienen ese disco. Entonces nosotros creemos que debe haber otras condiciones en las que la mol\u00e9cula de CO puede romperse y dejar \u00e1tomos de carbono y ox\u00edgeno disponibles para la formaci\u00f3n de nuevos granos de polvo, aunque todav\u00eda no conocemos todos los detalles de c\u00f3mo sucede esto\u00bb, coment\u00f3 la cient\u00edfica.<\/p>\n
Dado que la mayor\u00eda de nebulosas planetarias estudiadas por los investigadores tiene un gas \u00abrico en \u00e1tomos de carbono\u00bb y granos de polvo de doble qu\u00edmica hechos de carbono y tambi\u00e9n de ox\u00edgeno, en alg\u00fan momento la estrella ha tenido a su disposici\u00f3n tanto \u00e1tomos de carbono como de ox\u00edgeno para formar el polvo que ahora se observa.<\/p>\n
Todas las nebulosas planetarias estudiadas por los astr\u00f3nomos est\u00e1n ubicadas en nuestra galaxia, la V\u00eda L\u00e1ctea. Son objetos relativamente cercanos, pues si estuvieran a m\u00e1s grandes distancias, no ser\u00eda f\u00e1cil observar e identificar bien las l\u00edneas de emisi\u00f3n que se obtienen en los espectros obtenidos con el telescopio VLT.<\/p>\n
Adem\u00e1s del estudio del polvo, los resultados de este trabajo ponen de manifiesto que los modelos actuales de nucleos\u00edntesis estelar no son perfectos. \u00abHay algunos modelos que explican bien las abundancias de ciertos elementos pero no de otros. Eso significa que es muy importante seguir combinando observaciones y teor\u00eda para lograr avanzar en el entendimiento de la producci\u00f3n de los elementos qu\u00edmicos en el interior de las estrellas\u00bb, concluy\u00f3 la investigadora del Instituto de Astronom\u00eda.<\/p>\n
Este trabajo ha sido aceptado para su publicaci\u00f3n en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, con lo que se espera que m\u00e1s astr\u00f3nomos utilicen esta informaci\u00f3n para generar y continuar con la investigaci\u00f3n qu\u00edmica de las nebulosas planetarias.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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