sábado, 7 de febrero de 2015

Estrellas en fuga

¿Por qué se escapa una estrella del cúmulo que la vio nacer? ¿Cómo hace una inmensa esfera ardiente que pesa como 20 soles para salir disparada a más de 300 mil kilómetros por hora de donde quedaron sus hermanas?

En esta foto del cometa C/2014 Lovejoy en la constelación de Columba (la Paloma) se coló una de las estrellas más raras del cielo: Mu Columbae. Es ésa, a la izquierda y un poquito abajo del núcleo del cometa. Una estrellita de quinta magnitud que no dice gran cosa a simple vista.

Ahí donde la ves, Mu Columbae es una estrella extraordinaria. No sólo es de tipo O (una de cada 3 millones de estrellas es de tipo O), sino que es de tipo OV (se pronuncia "o cinco"). El numeral romano V la identifica como una estrella "joven". Las estrellas O son enormemente pesadas y brillantes. Arden ferozmente con la luz de decenas de miles de soles, consumen su hidrógeno en un par de millones de años y empiezan a envejecer. Por eso las OV son raras entre las raras. ¡Son rarísimas! Mu Col está a 1300 años luz de nosotros, por eso la vemos tan poquita cosa.

Como si esto fuera poco, Mu Columbae es una runaway star, una estrella fugitiva: se mueve a una velocidad fuera de lo normal para el lugar donde vive. Creo que fue la primera que se descubrió. La extraordinaria precisión de los instrumentos, la teoría y el poder de cálculo modernos han permitido reconstruir su sorprendente historia. Hoy está en la Paloma, que es una constelación austral al sur de Orión, pasando la Liebre. Si revisamos hacia el pasado de dónde viene disparada Mu Col, resulta que viene de la zona de la Gran Nebulosa de Orión, que es una reconocida región de formación estelar. Pero las rarezas no terminan acá. Existe otra estrella, también fugitiva, en la constelación de Auriga, el Cochero, del otro lado de Orión, pasando Tauro. La estrella AE Aurigae vuela a la misma velocidad que Mu Columbae pero para el otro lado. ¡Están escapando una de la otra! AE Aur es una estrella hermosa, de tipo B (ni tan rara ni tan brillante como una O), que vemos en medio de esta notable nebulosidad iluminada por su feroz radiación ultravioleta.

Auriga es una constelación septentrional, bastante difícil de ver desde Bariloche. Pero casualmente, en diciembre, se me coló en varias fotos en las que intenté capturar la lluvia de Gemínidas. Aquí está. Marqué con una flecha su trayectoria durante los últimos 2 millones y medio de años (con eventos destacados por el camino). Flechas más cortitas marcan las trayectorias del centro de la Nebulosa de Orión (donde está el famoso Trapecio), y de la estrella Iota Orionis (la estrella más brillante de la Daga de Orión, que comentamos la semana pasada). Mu Columbae no cabe en esta foto, pero otra flecha marca hacia dónde está. Iota Ori es una binaria formada por dos estrellas de diferente edad: una de la edad de Mu Col, otra de la edad de AE Aur. ¡Ajá! Todas ellas estaban, hace dos millones y medio de años, en la misma región del espacio, el punto de donde salen las cuatro flechas y que marqué con una estrella amarilla. Qué promiscuidad.

La reconstrucción de los hechos es muy detallada, fijensé. Todas estas estrellas nacieron en el Trapecio, que es una estrella múltiple (un verdadero mini-cúmulo) que se merece una nota aparte. Hace dos millones y medio de años, dentro del Trapecio, dos sistemas de estrellas binarias (cuatro estrellas en total) chocaron uno con el otro. Cuando ocurren estas colisiones las estrellas mismas no chocan una contra otra. Lo que pasa es que se acercan mucho, y la gravitación que ellas mismas generan perturba enormemente sus órbitas. Como resultado de la interacción ocurrió un intercambio de parejas y dos expulsiones (ver el gráfico). La compañera de Mu Columbae quedó en órbita de la compañera de AE Aurigae, formando la binaria "híbrida" Iota Orionis, alejándose lentamente del Trapecio. Mu Columbae y AE Aurigae salieron disparadas en direcciones opuestas, cada una a 100 km/s, a vivir en constelaciones distintas millones de años después. ¿De dónde salió la enorme energía para impulsar estos dos mamuts estelares a semejante velocidad? De la energía gravitatoria: al desarmar las binarias quedó disponible una enorme cantidad de energía potencial gravitatoria, que se convirtió en energía cinética de las estrellas fugitivas. La conservación de la energía puede hacer cosas extraordinarias.


El gráfico del scattering que dio origen a Mu Columbae, AE Aurigae y Iota Orionis está basado en uno de N-body simulations of stars escaping from the Orion nebula, de Gualandris, Portegies Zwart and Eggleton, Mon. Not. R. Astron. Soc. 350, 615–626 (2004). La foto de AE Aurigae y su nebulosa es de Rolf Geissinger, tomada de su APOD del 11 de marzo de 2011. Las otras son mías, pero si me las piden se las presto.


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