La cercana galaxia espiral M83 es actualmente la única conocida por albergar dos posibles gemelas de la estrella Eta Carinae. Esta composición de imágenes de Cámara de Gran Angular 3, de los instrumentos del Telescopio Espacial Hubble muestra una galaxia en llamas con las estrellas recién formadas. Una alta tasa de formación de estrellas aumenta las posibilidades de encontrar estrellas masivas que han sufrido recientemente una explosión similar a la de ETA Carinae. Abajo: Inserciones zoom en datos del Hubble para mostrar la ubicación de los gemelos Eta de M83. Crédito: NASA, ESA, el equipo de la herencia de Hubble (STScI / AURA) y R. Khan (GSFC y ORAU)
Eta Carinae, el sistema estelar más luminoso y masivo a 10.000 años luz, es el mejor conocido por una enorme erupción vista en la mitad del siglo 19 que lanzó al menos 10 veces la masa del Sol hacia el espacio. Este velo de expansión de gas y polvo, que todavía envuelve Eta Carinae, hace que sea el único objeto de su tipo conocido en nuestra galaxia. Ahora, un estudio con datos de archivo de los telescopios espaciales Spitzer y Hubble de la NASA han encontrado por primera vez cinco objetos con propiedades similares en otras galaxias.
"Las estrellas más masivas son siempre raras, pero tienen un enorme impacto en la evolución química y física de su galaxia anfitriona", dijo el científico principal Rubab Khan, un investigador postdoctoral en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. Estas estrellas producen y distribuyen grandes cantidades de los elementos químicos esenciales para la vida y, finalmente, explotan como supernovas.
Situada a unos 7.500 años luz de distancia en la constelación austral de Carina, Eta Carinae eclipsa al Sol en 5 millones de veces. El sistema binario está formado por dos estrellas masivas en una órbita cerrada de 5,5 años. Los astrónomos estiman que la estrella más masiva tiene cerca de 90 veces la masa del Sol, mientras que la compañera más pequeña puede ser superior a 30 masas solares.
Eta Carinae ha sido como un laboratorio cercano astronómico para el estudio de estrellas de gran masa, única desde su erupción en la década de 1840. Para entender por qué se produjo la erupción y cómo se relaciona con la evolución de las estrellas masivas, los astrónomos necesitan más ejemplos. Encontrar estrellas raras y masivas durante las erupciones es más difícil que encontrar una aguja en un pajar, desde Eta Carinae aún no se había encontrado nada parecido.
Gran erupción de Eta Carinae, en la década de 1840 que creó la Nebulosa del Homúnculo ondulante, fotografiada aquí por el Hubble, y transformó la binaria en un objeto único en nuestra galaxia. Los astrónomos aún no pueden explicar qué causó esta erupción. El descubrimiento de las probables gemelas de Eta Carinae en otras galaxias ayudará a los científicos a entender mejor esta breve etapa en la vida de una estrella masiva. Crédito: NASA, ESA, y el equipo de Hubble SM4 ERO
"Sabíamos que otras estrellas estaban por ahí", dijo el co-investigador Krzysztof Stanek, profesor de astronomía en la Universidad Estatal de Ohio en Columbus. "Fue realmente era una cuestión de averiguar qué buscar y ser persistente."
Trabajamos con Scott Adams y Christopher Kochanek en Ohio State y George Sonneborn en Goddard, Khan desarrollando una especie de huella digital óptica e infrarroja para identificar posibles gemelas de Eta Carinae, o "gemelas Eta", para abreviar.
Formas de polvo en el gas expulsado por una estrella masiva. Este polvo no sólo oscurece la de luz ultravioleta y visible de la estrella, sino que absorbe e irradia esta energía en forma de calor en largas longitudes de onda en el infrarrojo medio. "Con el telescopio Spitzer vemos un aumento constante en el brillo a partir de alrededor de 3 micras y en horas con un pico de entre 8 y 24 micras", explicó Khan. "Al comparar esta emisión a la atenuación que vemos en las imágenes ópticas del Hubble, pudimos determinar cuánto polvo estuvo presente y la comparamos con la cantidad que vemos alrededor de Eta Carinae."
Los investigadores encontraron que probablemente hay gemelas ETA en cuatro galaxias mediante la comparación de la luminosidad infrarroja y óptica de cada fuente candidata. Las imágenes infrarrojas del telescopio espacial Spitzer de la NASA revelaron la presencia de polvo caliente que rodea a las estrellas. Al comparar esta información con el brillo de cada fuente en longitudes de onda ópticas y del infrarrojo cercano, medido por instrumentos en el Hubble, el equipo fue capaz de identificar candidatas objetos similares a Eta Carinae. Top: imágenes de 3,6 micras de gemelas Eta candidatas del instrumento IRAC de Spitzer. Abajo: imágenes 800 nanómetros de las mismas fuentes de diversos instrumentos del Hubble. Crédito: NASA, ESA, y R. Khan (GSFC y ORAU)
Un estudio inicial de siete galaxias entre el año 2012 a 2014 no presentó ninguna gemela Eta, lo que subraya su rareza. Sin embargo, se identificó una clase de estrellas menos masivas y menos luminosas de interés científico, demostrando que la búsqueda era lo suficientemente sensible como para encontrar estrellas como Eta Carinae.
En un estudio de seguimiento en 2015, el equipo encontró dos gemelas candidatas Eta en la galaxia M83, situada a 15 millones de años luz de distancia, y una de cada en NGC 6946, M101 y M51, que se encuentra entre 18 y 26 millones de años luz de distancia. Estos cinco objetos imitan las propiedades ópticas e infrarrojas de Eta Carinae, lo que indica que cada una es muy probable que contenga una estrella de alta masa de cinco a diez masas solares con gas y polvo. El estudio adicional permitirá a los astrónomos a determinar con mayor precisión sus propiedades físicas. Los hallazgos fueron publicados en la edición del 20 de diciembre de The Astrophysical Journal Letters.
El telescopio Espacial James Webb de la NASA, que se lanzará a finales de 2018, lleva consigo un instrumento ideal para un mayor estudio de estas estrellas. El Instrumento de infrarrojo medio (MIRI) tiene 10 veces la resolución angular de los instrumentos a bordo del telescopio Spitzer y es más sensible a las longitudes de onda donde las gemelas Eta brillan más. "Combinado con el mayor espejo primario de Webb, MIRI permitirá a los astrónomos estudiar mejor estos raros laboratorios estelares y encontrar fuentes adicionales en esta fascinante etapa de la evolución estelar", dijo Sonneborn, científico del proyecto de la NASA para las operaciones del telescopio Webb. Las observaciones del James Webb confirmará los gemelos Eta como verdaderos parientes de Eta Carinae.
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