Radiotelescopios revelan atmósfera supergigante de Antares

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Un equipo internacional de astrónomos generó el mapa más detallado a la fecha de la atmósfera de la estrella supergigante roja Antares. La sensibilidad y capacidad de resolución sin precedentes tanto del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) como del Karl G. Jansky Very Large Array (VLA), de la Fundación Nacional de Ciencia de Estados Unidos, permitió revelar el tamaño y la temperatura de la atmósfera desde la capa que se encuentra justo encima de la superficie hasta la zona de vientos, pasando por toda su cromosfera.

Las estrellas supergigantes rojas como Antares y su prima más famosa, Betelgeuse, son estrellas enormes y relativamente frías que están llegando al final de su vida. En algún momento se quedarán sin combustible, colapsarán y se convertirán en supernovas. A través de sus fuertes vientos estelares, estas estrellas lanzan elementos pesados al espacio, desempeñando así un importante papel a la hora de esparcir los componentes básicos de la vida por el Universo. Pero la causa de estos fuertes vientos aún es una incógnita. Un estudio detallado de la atmósfera de Antares, la estrella supergigante más cercana a la Tierra, aportó pistas cruciales para resolver el misterio. 

El mapa de Antares generado gracias a ALMA y el VLA es el mapa de radio más detallado que se haya obtenido a la fecha de una estrella que no sea el Sol. ALMA observó Antares cerca de su superficie (su fotosfera óptica) en longitudes de onda más cortas, mientras que las longitudes de onda más largas observadas por el VLA revelaron la atmósfera de la estrella, más lejos de la superficie. En la luz visible Antares parece tener un diámetro aproximadamente 700 veces más grande que el Sol. Pero cuando ALMA y el VLA revelaron su atmósfera en ondas de radio, se descubrió que esta estrella supergigante es más grande aún. 

“El tamaño de una estrella puede variar drásticamente en función de la longitud de ondas a la que se observa”, explica Eamon O’Gorman, del Instituto de Estudios Avanados de Dublín (Irlanda) y autor principal del estudio, publicado el 16 de junio en la revista Astronomy & Astrophysics. “Las longitudes de onda más largas observadas por el VLA revelaron que la atmósfera de la supergigante tiene cerca de 12 veces su radio”.

Los radiotelescopios midieron la temperatura de la mayor parte del gas y el plasma de la atmósfera de Antares. Lo más notorio fue la temperatura de la cromosfera, la zona que se encuentra sobre la superficie y es calentada por los campos magnéticos y ondas de choque generados por las turbulentas convecciones de la superficie estelar, que recuerdan los movimientos burbujeantes del agua cuando hierve.  Es poco lo que se sabe sobre las cromosferas, y esta es la primera vez que se observa esta zona en ondas de radio. 

Gracias a ALMA y al VLA, los científicos descubrieron que la cromosfera tiene 2,5 veces el radio de la estrella (la cromosfera de nuestro Solo tiene solo 1/200 de su radio). Asimismo, descubrieron que la temperatura de la cromosfera es más baja de lo que se había inferido anteriormente a partir de observaciones ópticas y ultravioletas, y alcanza un valor máximo de 3.500 grados Celsius (6.400 grados Fahrenheit), antes de descender gradualmente. En comparación, la cromosfera del Sol alcanza temperaturas de casi 20.000 grados Celsius. 

“No dimos cuenta de que la cromosfera es más bien tibia en términos de temperaturas estelares”, comenta O’Gorman. “La diferencia se debe a que nuestras mediciones de radio son sensibles a la mayor parte del gas y el plasma de la atmósfera de la estrella, mientras que las observaciones ópticas y ultravioletas realizadas anteriormente eran sensibles únicamente al plasma y al gas muy calientes”. 

“Creemos que las estrellas supergigantes rojas como Antares y Betelgeuse tienen atmósferas poco homogéneas”, afirma el coautor del artículo Keiichi Ohnaka, de la Universidad Católica del Norte (Chile), quien anteriormente había observado la atmósfera de Antares en luz infrarroja. “Podemos imaginar que sus atmósferas son como una pintura hecha de muchos puntos de colores que representan distintas temperaturas. La mayor parte de la pintura contiene puntos de gas tibio que los radiotelescopios no pueden detectar, pero también hay puntos fríos que solo los telescopios infrarrojos ven y puntos calientes que solo son captados por los telescopios UV. Por el momento no podemos estudiar estos puntos de forma individual, pero queremos intentarlo en el futuro”.

En los datos de ALMA y del VLA, los astrónomos pudieron distinguir claramente por primera vez la cromosfera y la zona donde empiezan a formarse los vientos.  En la imagen del VLA se aprecia un enorme viento expulsado por Antares y encendido por su estrella compañera, más pequeña y caliente, Antares B. 

“Cuando era estudiante soñaba con tener datos como estos”, cuenta el coautor Graham Harper, de la Universidad de Colorado (Boulder, EE. UU.). “Conocer los tamaños y temperaturas reales de las zonas atmosféricas nos da una pista sobre cómo estos vientos se forman y cuánta masa es expulsada”.“Normalmente vemos las estrellas en el cielo nocturno como simples puntos de luz. El hecho de que podamos mapear las atmósferas de estas estrellas supergigantes pone de manifiesto los avances tecnológicos logrados en interferometría. Estas observaciones pioneras nos acercan el Universo, y nos permite observarlo como si estuviéramos observando nuestro jardín”, celebra Chris Carilli, del Observatorio Radioastronómico Nacional de Estados Unidos, quien participó en las primeras observaciones de Betelgeuse en distintas longitudes de onda de radio con el VLA en 1998.

Información adicional 

Los hallazgos de este estudio se consignaron en el artículo titulado “ALMA and VLA reveal the lukewarm chromospheres of the nearby red supergiants Antares and Betelgeuse” (‘ALMA y el VLA revelan cromosferas tibias de supergigantes rojas cercanas Antares y Betelgeuse’), de E. O’Gorman et al., publicado en la revista Astronomy & Astrophysicswww.aanda.org/10.1051/0004-6361/202037756

El comunicado de prensa original fue publicado por el Observatorio Radioastronómico Nacional de los Estados Unidos (NRAO), socio de ALMA en nombre de América del Norte.

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación entre el Observatorio Europeo Austral (ESO), la Fundación Nacional de Ciencia de EE. UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS) en cooperación con la República de Chile. ALMA es financiado por ESO en representación de sus estados miembros, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá (NRC) y el Ministerio de Ciencia y Tecnología de Taiwán (MOST), y por NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán y el Instituto de Ciencias Astronómicas y Espaciales de Corea del Sur (KASI).

La construcción y las operaciones de ALMA son conducidas por ESO en nombre de sus estados miembros; por el Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO), gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI), en representación de Norteamérica; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en nombre de Asia del Este. El Joint ALMA Observatory (JAO) tiene a su cargo la dirección general y la gestión de la construcción, así como la puesta en marcha y las operaciones de ALMA.

Impresión artística de Antares y su atmósfera. Como se ve a simple vista (hasta la fotosfera), Antares es aproximadamente 700 veces más grande que nuestro Sol, lo suficientemente grande como para llenar el Sistema Solar más allá de la órbita de Marte (se muestra la escala del Sistema Solar para comparar). Pero ALMA y el VLA mostraron que su atmósfera, incluidas la cromosfera inferior y superior y las zonas de viento, se extiende 12 veces más que eso. Para ver este modelo de Antares en Realidad Aumentada (AR), abre este comunicado de prensa en tu teléfono (smartphone) y haz clic en el cubo pequeño ubicado en la esquina inferior derecha de esta imagen. Mueve tu teléfono por la habitación y espera un minuto para cargarlo. Crédito: S. Dagnello (NRAO / AUI / NSF)

Imágenes y video

Imágenes de radio de Antares obtenidas con ALMA y el VLA. ALMA observó Antares cerca de su superficie en longitudes de onda más cortas, mientras que las longitudes de onda más largas observadas por el VLA revelaron la atmósfera de la estrella, más distante de la superficie. En la imagen del VLA se aprecia un enorme viento a la derecha, expulsado por Antares y encendido por su estrella compañera, más pequeña y caliente, Antares B. Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), E. O’Gorman; NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello
Representación artística de la atmósfera de Antares. A simple vista (hasta su fotosfera), Antares es cerca de 700 veces más grande que nuestro Sol: lo suficientemente grande como para llenar el Sistema Solar más allá de la órbita de Marte (se muestra el Sistema Solar a modo de comparación). Pero ALMA y el VLA revelaron que su atmósfera, incluidas las cromosferas inferior y superior y la zona de vientos, es 12 veces más grande. Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), E. O’Gorman; NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello

Representación artística de la supergigante roja Antares. Crédito: NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello

Mapa de estrellas que muestra la ubicación de la brillante estrella roja Antares (en el círculo rojo). Antares es la supergigante roja más cercana a la Tierra (555 años luz de distancia), y se encuentra en la constelación de Escorpio, el Escorpión. Créditos: ESO, IAU, Sky & Telescope

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Subido el 6 de julio del 2020 Etiquetas: