Revista de Divulgación Científico-Tecnológica del Gobierno del Estado de Morelos

Una estrella fuera de serie

Dr. Gloria Koenigsberger Horowitz / Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.
Instituto de Ciencias Físicas de la Universidad Nacional Autónoma de México, campus Morelos.
Archivo: Astronomía

A mediados de 1994, el Sr. Albert Jones salió al jardín de su casa en Nueva Zelanda a observar el cielo despejado de invierno. Apuntó el telescopio en dirección a la Nube Menor de Magallanes, esa pequeña galaxia que, junto con su hermana la Nube Mayor de Magallanes, gira alrededor de nuestra galaxia. Ubicó en la mira del telescopio el denso cúmulo de estrellas llamado NGC 346, región dentro de la Nube Menor de Magallanes donde se han formado recientemente muchas estrellas muy masivas. Y ahí, en el extremo superior izquierdo de la imagen, observó el objeto llamado HD 5980 que esa noche se veía aún más brillante que las noches anteriores. La comparó cuidadosamente con las otras estrellas que siempre utilizaba y verificó que, efectivamente, su brillo era mayor que la noche anterior. Revisando sus registros, vio que su brillo ahora era casi 3 magnitudes más brillante que las primeras veces que la había observado en el año de 1987. Albert Jones había descubierto una gran erupción en HD 5980.
            El brillo de la mayoría de las estrellas usualmente se mantiene constante durante miles de años. Nuestro Sol es un ejemplo de una estrella que se ha mantenido estable a lo largo de la historia de la humanidad. La gran estabilidad de las estrellas se debe a que ellas generan en sus centros la cantidad de energía que es exactamente la necesaria para soportar su propio peso. Esta energía se produce mediante reacciones de fusión nuclear. Al fusionarse los núcleos de los átomos, se libera energía que mantiene a las zonas centrales a temperaturas de millones de grados. Parte de la energía se difunde hacia la superficie calentando también las capas externas. El material caliente ejerce una presión que contrarresta la fuerza de atracción de la gravedad. Al mantenerse la estrella en equilibrio, la cantidad de radiación que es emitida por la estrella también se mantiene constante.
           Existe un delicado balance entre el ritmo de generación de energía, y la fuerza gravitacional cuya acción haría colapsar a la estrella si no existieran las reacciones nucleares en su centro. Cuando este balance se rompe, ocurren fenómenos interesantes que generalmente involucran la expulsión de material de la estrella. Estos eventos son muy poco frecuentes, y es aún menos frecuente detectar este tipo de evento en un objeto que haya sido observado previamente. Una de las razones por las que HD 5980 es un objeto tan importante es que se ha observado y estudiado desde mucho antes de que sufriera su erupción. Estos estudios indican que HD 5980 es un sistema binario; es decir, consiste de dos estrellas que están en órbita una alrededor de la otra. Una de ellas es sumamente masiva: tiene 90 veces la masa del Sol y es más de un millón de veces más brillante. Esta estrella, llamada Estrella A es la que presentó el fenómeno eruptivo en 1994. Su compañera es un poco menos masiva: tiene “sólo” 50 veces la masa del Sol.
           Sabemos también que hubo un incremento paulatino en el brillo de la Estrella A a partir de 1970. Para 1987 su brillo se había ya incrementado por un factor de 3 con respecto al que tenía en1970. Y en el máximo de la erupción de 1994, ¡su brillo llegó a ser casi mil veces mayor! Esto se puede apreciar en la Figura 2, donde hemos graficado todos los valores de la magnitud visual de HD 5980 disponibles. Estos incluyen datos obtenidos con el observatorio espacial International Ultraviolet Explorer, telescopios en Chile y, desde luego, los datos obtenidos por Albert Jones.
¿Cómo explicar la gran variabilidad de la Estrella A?
 Sabemos ahora que el aumento en su brillo es consecuencia del aumento en su radio. Es decir, la estrella se ha ido expandiendo a lo largo del tiempo. Primero lentamente y luego muy rápidamente durante la erupción de 1994. Aunque no tenemos aún una respuesta definitiva al por qué de este aumento en su radio, tenemos algunas ideas que estamos investigando.
          Pensamos que la inestabilidad de la Estrella A podría deberse al efecto perturbador de su compañera. La órbita no es circular sino que tiene una forma elíptica. Esto hace que la separación entre las dos estrellas no sea la misma todo el tiempo. Durante parte de la órbita las estrellas se aproximan la una a la otra más que durante otras partes de la órbita (véase la Figura 3). Al acercarse las estrellas entre sí, la perturbación gravitacional ejercida por la compañera sobre la Estrella A se incrementa. Esto hace que algunas zonas de su superficie se expandan ligeramente, tal como sucede con las mareas en la Tierra que crecen en dirección a la Luna. Estas mareas estelares podrían inyectar energía, poco a poco, a las capas internas de la estrella, alterando el delicado balance que arriba se mencionaba.
HD 5980 es un sistema muy interesante por muchas razones. Además de los efectos de interacción, como el de las mareas, su estudio es relevante para entender las últimas etapas en la vida de las estrellas masivas. Se han observado varios casos de una estrella que explota como supernova pocos años después de haber ocurrido un evento eruptivo. Por lo tanto, surge la pregunta: ¿Será el comportamiento eruptivo de la Estrella A el presagio del final de su vida? Seria un verdadero golpe de suerte el poder presenciar una explosión de supernova en la Nube Menor de Magallanes y mas aun, ser testigos de la explosión de una estrella que ha sido tan intensamente estudiada como HD 5980.

Figura 1. Imagen tomada por el Telescopio Espacial Hubble del cúmulo estelar NGC 346 en donde aparece el sistema HD 5980 (objeto brillante en la parte superior izquierda de la imagen). La parte central de NGC 346 se puede apreciar en la esquina inferior derecha. El cúmulo contiene decenas de estrellas muy masivas y luminosas, pero ninguna tan brillante como HD 5980. Créditos: NASA/HST y Antonella Nota.

Figura 2. Grafica que muestra el brillo visual de HD 5980 observado entre 1970 y 2010. Los puntos verdes que aparecen a partir del año 1987 son las observaciones de Albert Jones. Las cruces son datos obtenidos con el satélite IUE y los triángulos corresponden a datos obtenidos con varios telescopios en Chile. La escala de magnitudes es tal que el objeto es mas brillante cuando los números son mas pequeños.

Figura 3. Representación artística de un sistema binario con órbita elíptica. Las estrellas se muestran en su punto de mayor acercamiento, llamado periastro.


Semblanza


La Dra. Koenisgsberger cursó la licenciatura en Física en la Facultad de Ciencias de la UNAM y obtuvo el doctorado en Astronomía en Penn State University en los Estados Unidos de Norteamérica. A su regreso, trabajó como investigadora del Instituto de Astronomía de la UNAM, y participó en el proyecto conjunto NSF/NASA-UNAM/ITESM de instalación de la primera conexión de México al Internet que se logró en 1989 a través de un enlace satelital vía el satélite Morelos I al National Center for Atmospheric Research (NCAR) en Boulder. Posteriormente, fue Directora del Instituto de Astronomía entre 1990 y 1998. Actualmente, además de impartir cursos en la Facultad de Ciencias de la UAEM, es investigadora del Instituto de Ciencias Físicas de la UNAM en Cuernavaca.