R Aquarii: una estrella simbiótica con rasgos de galaxia activa

RAquarii es una estrella tan compleja que cuesta describirla. Se trata de un sistema doble formado por una gigante roja, una estrella de tipo solar que ya ha agotado su combustible, y una enana blanca, el núcleo “pelado” de una estrella que expulsó sus capas externas. Pero la gigante roja, a diferencia de sus plácidas análogas, sufre pulsaciones que aumentan su brillo y expanden su envoltura cada 385 días, y la enana blanca presenta un disco a través del que roba material a su compañera gigante y un chorro que emerge de sus polos y a través del que libera el gas sobrante. Ahora, un análisis en detalle de las propiedades en rayos X de esta estrella doble muestra que el chorro presenta características similares a los que producen los agujeros negros supermasivos en los núcleos de las galaxias activas.

Imagen de R Aquarii. Crédito: NASA/CXC/SAO (rayos X); NASA/STScI, Palomar Observatory, DSS (óptico); NSF/NRAO/VLA (radio); LCO/IMACS/MMTF (H-Alpha).

“Este peculiar sistema de estrellas ha configurado una morfología igualmente peculiar, donde todos los componentes parecen estar interconectados: la pérdida de masa de la gigante roja, la acreción de la enana blanca y el desarrollo de las intrincadas formas –apunta Jesús A. Toalá, investigador del Instituto de Radioastronomía y Astrofísica de la UNAM (México) que encabeza el trabajo–. R Aquarii está rodeada por una exquisita nebulosa en forma de reloj de arena que muestra numerosos nudos, filamentos y cavidades, y en sus regiones centrales vemos el chorro en forma de S, que también presenta nódulos con emisión más intensa en rayos X”.

No en vano R Aquarii, situada a unos 650 años luz de distancia, es una de las estrellas simbióticas mejor estudiadas. Sabemos, por ejemplo, que algunos rasgos de su nebulosa parecen deberse a episodios explosivos pasados: en la superficie de la enana blanca se acumuló suficiente material para desencadenar la fusión del hidrógeno, lo que bombeó energía y gas al espacio y generó, en 1073 y en la década de 1770, sendos anillos de material que se observan con telescopios ópticos.

Por su parte, los satélites de rayos X han permitido profundizar en el funcionamiento del sistema. “Gracias al satélite Chandra se corroboró que, en efecto, se estaba produciendo una caída de material hacia la enana blanca, o que los nódulos brillantes en rayos X se debían a la precesión del chorro: el eje de rotación de la enana blanca cambia gradualmente y la distribución espacial de gas que emite rayos X cambia cada pocos años (de ahí, también, la forma de S del chorro). Dado el potencial del estudio en rayos X de este objeto, hemos reanalizado observaciones del satélite XMM-Newton que llevaban ignoradas desde 2005”, señala Martín A. Guerrero, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) que participa en el trabajo.

Imágenes compuestas en color de R Aquarii. La emisión de rayos X detectada por XMM-Newton (izquierda) y Chandra (derecha) se presenta en azul.

Gracias al uso de técnicas especializadas, el equipo científico ha sido capaz de mostrar la presencia de rayos X a lo largo de toda la nebulosa, y ha hallado que el gas responsable de la emisión extendida tiene similares características físico-químicas que el que se encuentra en uno de los nódulos del chorro, lo que sugiere que el chorro es quien alimenta la burbuja caliente extendida que se observa en rayos X.

Más aún, el ángulo de precesión que aporta al chorro su forma en S se hallaría también en el origen de la morfología de la nebulosa. “Las predicciones teóricas sugieren que con ángulos de más de 40 grados se forman nebulosas con pares de burbujas extensas, y en R Aquarii vemos un ángulo de unos 50 grados. Así, sugerimos que las estructuras con forma de ampolla que observamos en los extremos del chorro se desintegran y alimentan con gas caliente la burbuja más extendida. Se trataría de un proceso similar, aunque en escala menor, a la creación de burbujas calientes producidas por galaxias activas que albergan agujeros negros supermasivos”, concluye Jesús A. Toalá (IRyA-UNAM).

Referencia bibliográfica: 

J. A. Toalá et al. «An XMM-Newton EPIC X-ray view of the Symbiotic Star R Aquarii». Astrophysical Journal Letters, March 2022. https://doi.org/10.3847/2041-8213/ac589d