El eslabón perdido en la evolución de las estrellas hipergigantes

Un equipo de científicos de seis países europeos, en el que ha participado el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), en España, acaba de finalizar con 30 años de investigación sobre la estrella hipergigante HR 8752 a su paso por la zona conocida como Yellow Evolutionary Void (Vacío Evolutivo Amarillo): una región inestable que puede cambiar profundamente la evolución de una estrella, como han podido observar los astrofísicos. De hecho, en el periodo analizado la temperatura de la superficie de la estrella subió rápidamente de 5.000 a 8.000 K (kelvin). Con este hallazgo, que ha sido publicado en Astronomy and Astrophysics, se ha descubierto un eslabón perdido fundamental en la evolución de las estrellas hipergigantes. 

Las hipergigantes son las estrellas más luminosas que se conocen en la actualidad en el universo; pueden llegar a ser hasta millones de veces más brillantes que el Sol y tener un tamaño de varios cientos de radios solares, con temperaturas superficiales de entre los 3.500 K y los 35.000 K. En concreto, HR 8752 es unas 250.000 veces más luminosa que nuestro Sol y puede ser observada con prismáticos en la constelación del hemisferio norte de Casiopea. Las hipergigantes son objetos raros de los que sólo se conocen 12 en nuestra galaxia.

El Vacío Evolutivo Amarillo (YEV, por sus siglas en inglés) es una zona de los parámetros estelares de temperatura y luminosidad en la que puede cambiar radicalmente la historia de una estrella. El equipo de astrónomos ha descubierto que las atmósferas de las hipergigantes son inestables dentro de este rango, porque las fuerzas directas exteriores en sus atmósferas se equiparan o incluso llegan a ser más fuertes que el empuje gravitacional interior. 

Cuando entran en esta 'zona prohibida' o fase evolutiva de los parámetros estelares, estas gigantescas estrellas pierden tremendas cantidades de masa estelar (hasta una masa solar en menos de un año) debido a la inestabilidad de sus atmósferas. Por este motivo, una vez que la estrella está dentro de esta zona tiene que salir de allí cuanto antes. Ésa es la razón de que haya muchas estrellas a ambos lados de dicha región, pero casi ninguna dentro.

La hipergigante HR 8752 fue bien 'capturada' a su paso por este rango, lo que ha permitido a los investigadores estudiar en detalle la física de esta región, qué pasa con la estrella, cómo pierde su masa, con qué rapidez, cómo cambia su atmósfera, etcétera.

La estrella hipergigante HR 8752 atravesando el Vacío Evolutivo Amarillo (YEV, por sus siglas en inglés) en una recreación artística. La gráfica muestra el aumento de temperatura que ha sufrido la superficie de la estrella en las últimas décadas. (Foto: ©

El coautor del estudio e investigador del IAC Garik Israelian explica: "Ya en un estudio que publicamos en The Astrophysical Journal Letters en 1999 nos dimos cuenta de que esta hipergigante había aumentado su temperatura real en 3.000 K en menos de 30 años. Un fenómeno similar fue descubierto en otra estrella hipergigante llamada estrella ro (r) de la constelación de Casiopea (r Cassiopeiae), en la que se había visto una espectacular erupción en el año 2000".

"Estas estrellas atraen mucha atención e interés porque esperamos que exploten como una supernova en menos de 1.000 años. Dadas las distancias a las que se encuentran [a miles de años luz], es posible que algunas de ellas dejen de existir para siempre", añade.

Durante la última década, Israelian ha llevado a cabo muchas observaciones espectroscópicas de esta estrella con los telescopios WHT y NOT del Observatorio del Roque de los Muchachos, en La Palma, además de con otros, como el telescopio robótico STELLA en el Observatorio del Teide, aunque estos datos están en proceso de análisis y todavía no han sido publicados. "Estrellas como HR 8752 están llenas de enigmas interesantes de la física aún por desvelar. Son objetivos excelentes para algunas redes de telescopios robóticos en todo el mundo", subraya.

Mientras que el análisis de las observaciones fotométricas anteriores muestra que, al menos desde 1900 a 1980, HR 8752 mantuvo una temperatura superficial casi constante de 5.000 grados, hacia 1985 el equipo observó algunos indicios de que esta estrella se encontraba bastante cerca o incluso más allá del límite inferior de la temperatura del Vacío. Con la pregunta abierta de qué había pasado, los científicos decidieron embarcarse en un programa largo y sistemático de observaciones espectroscópicas que duraría tres décadas y llegaría hasta la actualidad.

Las observaciones espectroscópicas muestran ahora que ya en el periodo de 20 años entre 1985 y 2005, la temperatura de la superficie de la estrella había ascendido rápidamente de 5.000 a 8.000 grados, mientras atravesaba una serie de eventos que ocasionaron a la estrella grandes pérdidas de masa. Durante este tiempo, el radio de la estrella se había reducido a su vez de las 750 veces el radio del Sol que medía sobre 1985 a sólo 400 veces el radio solar en 2005.

Hans Nieuwenhuijzen, antiguo investigador de SRON, señala: "Nuestro equipo realizó un tremendo esfuerzo por combinar estas observaciones de HR 8752 y ahora estamos encantados de ver estos maravillosos resultados después de tantos años. Nosotros sabíamos que ésta era la hipergigante que había que observar y nos ha compensado". 

Las observaciones muestran que la hipergigante estudiada atraviesa (en parte) el YEV. "Este hallazgo es, de hecho, una fuerte confirmación de la investigación teórica del Vacío", dice el miembro del equipo y antiguo director de SRON, Kees de Jager, destacado científico por sus trabajos con hipergigantes. 

Con estas conclusiones, este equipo de investigación da un paso adelante en la investigación de hipergigantes: otras estrellas de este tipo pueden revelar características espectaculares similares. Así, han seleccionado un número de candidatas para poder monitorizar observaciones espectroscópicas sobre ellas a la búsqueda de estos enormes cambios de temperatura en escalas de tiempo humanas.

El equipo de astrofísicos está formado por: H. Nieuwenhuijzen (SRON Laboratory for Space Research, Netherlands), C. de Jager (NIOZ Royal Netherlands Institute for Sea Research, Netherlands), I. Kolka (Tartu Observatory, Estonia), G. Israelian (Instituto de Astrofisica de Canarias, España), A. Lobel (Royal Observatory of Belgium), E. Zsoldos (Konkoly Observatory, Hungary), A. Maeder (Observatoire de Genève, Switzerland) y G. Meynet (Observatoire de Genève, Switzerland) 

Fuente: Noticias de la Ciencia y la Tecnología - SINC