Una estrella compañera: posible origen de las complejas formas de las nebulosas planetarias

El Sol, con una edad aproximada de cuatro mil quinientos millones de años, se halla actualmente en la mitad de su vida. Dentro de otros cinco mil millones de años su tamaño aumentará hasta casi alcanzar la órbita de Marte, expulsará sus capas externas y se convertirá en una nebulosa planetaria. Aunque alrededor del 99% de las estrellas en el universo acabarán así su vida, aún se desconoce el origen de las bellísimas morfologías que presentan estos objetos. Un nuevo estudio revela, gracias a datos del telescopio espacial TESS, claros signos de variabilidad en varias nebulosas planetarias, compatibles con la existencia de una estrella compañera que podría explicar la complejidad de sus formas.

Imagen de la nebulosa de la Hélice vista por el telescopio espacial Hubble. El recuadro muestra la curva de luz de TESS de la estrella central (recuadro amarillo central), donde se observa la variabilidad detectada con un periodo de 2,8 días. Fuente: NASA, ESA, C.R. O’Dell (Vanderbilt University), y M. Meixner, P. McCullough y G. Bacon (Space Telescope Science Institute).

El 80% de las aproximadamente tres mil nebulosas planetarias que se conocen en la Vía Láctea presentan morfologías complejas, difíciles de explicar con el modelo básico de formación de planetarias, que daría lugar a nebulosas esféricas. Sus formas apuntan a la existencia de asimetrías durante el proceso de pérdida de masa de la estrella, debidas quizá a su interacción con una estrella compañera. Sin embargo, esta hipótesis aún no tiene una clara evidencia observacional ya que, hasta la fecha, solo se han detectado unas sesenta estrellas binarias en estos objetos.

En el presente estudio se han utilizado datos del telescopio espacial TESS (acrónimo en inglés de Satélite de búsqueda de exoplanetas en tránsito) para detectar estrellas binarias en el núcleo de varias nebulosas planetarias. “De las ocho estrellas centrales de nebulosas planetarias analizadas, siete muestran claros signos de variabilidad, compatible en la mayoría de los casos con la presencia de una estrella compañera. La octava, que no parece tener variabilidad al menos en los veintisiete días en los que se han tomado los datos, es la única nebulosa planetaria aparentemente esférica de la muestra, algo que corroboraría la teoría de la binariedad”, señala Alba Aller Egea, investigadora del Centro de Astrobiología (CAB, CSIC-INTA) que encabeza el estudio.

Los resultados obtenidos para la nebulosa de la Hélice son especialmente interesantes.  “En esta nebulosa, una de las más estudiadas y también una de las más cercanas a la Tierra (a unos 650 años luz), se detecta por primera vez una clara variabilidad, consistente con la presencia de una estrella compañera de baja masa o un objeto subestelar (como una enana marrón o un planeta) –apunta Alba Aller (CAB, CSIC-INTA) –. De confirmarse la binariedad, el periodo de 2.8 días de la señal sería el tiempo en el que ambas estrellas completan una órbita en torno al centro de masas común”.

Distintas morfologías en nebulosas planetarias. Fuente: satélite Chandra.

El satélite TESS, aunque diseñado principalmente para la detección de planetas de tipo terrestre, permite acceder a datos de otros muchos tipos de objetos. “En el caso de las nebulosas planetarias, TESS ofrece la posibilidad de estudiar con enorme detalle y alta precisión la pulsación y rotación de las estrellas centrales, y si estas forman parte de un sistema binario. Esto último es de especial relevancia para corroborar las ideas que sugieren que la formación de las nebulosas planetarias complejas, como es el caso de la nebulosa de la Hélice, está ligada a estrellas binarias. En ellas, la compañera jugaría un papel crucial en la geometría de la eyección de masa en la fase evolutiva previa a la de nebulosa planetaria y, por lo tanto, en la generación de nebulosas con formas tan complicadas y variadas”, señala Luis F. Miranda, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) que participa en la investigación.