(CNN) –– Los astrónomos observaron por primera vez los movimientos detallados de burbujas de gas gigantes en la superficie de una estrella cercana, que suben y bajan como el interior de una lámpara de lava.
Las enormes burbujas de gas caliente tienen 75 veces el tamaño del Sol y parecen estar hundiéndose en el interior de la estrella más rápido de lo esperado, según un equipo de astrónomos de la Universidad Tecnológica de Chalmers en Suecia.
Las imágenes muestran la superficie de la estrella R. Doradus, una gigante roja situada a 180 años luz de distancia en la constelación de DoradoLa estrella tiene un diámetro aproximadamente 350 veces el del Sol y sirve como un anticipo de su futuro.
En unos 5.000 millones de años, nuestro Sol se convertirá en un gigante rojo, se hinchará y expandirá mientras libera capas de material y probablemente evaporará los planetas interiores del sistema solar, aunque el destino de la Tierra sigue sin estar claro, según la NASA.
Las observaciones, que se realizaron gracias a al uso del telescopio de Chile Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) marcan la primera vez que los investigadores rastrearon movimientos tan detallados en la superficie de una estrella distinta del Sol.
Los hallazgos fueron publicados este miércoles en la revista Nature.
“Queríamos observar el gas en la atmósfera que rodea a la estrella y esperábamos encontrar señales de las burbujas de ‘convección’ que se esperaba que existieran”, dijo el autor principal del estudio Wouter Vlemmings, profesor de astronomía y física del plasma en Chalmers, en un correo electrónico. “Sin embargo, no esperábamos verlas con tanto detalle ni poder ver realmente su movimiento”.
Cuando las estrellas envejecen
Vlemmings y sus colegas estudian lo que ocurre cuando las estrellas se acercan al final de sus vidas.
Las estrellas producen energía en su núcleo mediante la fusión nuclear, al comprimir átomos de hidrógeno para formar helio. Este proceso calienta la estrella y la alimenta durante miles de millones de años.
La energía producida en el núcleo puede llegar a la superficie de la estrella a través de enormes y calientes burbujas de gas, que luego se hunden al enfriase, de forma similar a lo que sucede en una lámpara de lava.
Este proceso, conocido como convección, mezcla elementos creados en el núcleo, como el carbono y el nitrógeno, en toda la estrella, según los autores del estudio. La convección también es probablemente la causante de los vientos estelares, o vientos rápidos que pueden llevar elementos creados por la estrella al espacio para ayudar a crear nuevas estrellas y planetas.
Cuando la vida de una estrella termina, se queda sin hidrógeno para convertirlo en helio, lo que hace que su núcleo colapse. Esta presión sobre el núcleo también aumenta la temperatura de la estrella, lo que hace que se hinche y se convierta en una gigante roja, de acuerdo con la NASA.
A medida que se acercan al final de sus vidas, las capas externas de las estrellas se desprenden y, finalmente, las estrellas colapsan o explotan, y liberan en el espacio los elementos creados en su interior.
“Todos estamos hechos de ‘polvo de estrellas’, y gran parte del material que nos rodea está hecho en estrellas”, dijo Vlemmings. “Todavía no está del todo claro cómo este material es expulsado de las estrellas viejas para ser incorporado a nuevas estrellas y planetas”.
Analizar las estrellas antiguas
El equipo decidió observar R. Doradus porque es una de las estrellas gigantes rojas más grandes y cercanas, lo que facilita su observación. El telescopio les permitió recopilar imágenes de alta resolución de la superficie de la estrella a lo largo de un mes.
“La convección crea la hermosa estructura granular que se ve en la superficie de nuestro Sol, pero es difícil verla en otras estrellas”, dijo en un comunicado el coautor del estudio Theo Khouri, investigador de Chalmers. “Con ALMA, ahora hemos podido no solo ver directamente los gránulos convectivos, ¡con un tamaño 75 veces el tamaño de nuestro Sol!, sino también medir a qué velocidad se mueven por primera vez”.
La capa más externa del Sol, llamada fotosfera, está formada por un gas tan caliente que burbujea. La fotosfera del Sol está llena de millones de burbujas formadas por convección. Las burbujas de gas, también conocidas como gránulos convectivos, tienen unos 1.000 kilómetros de diámetro y se mueven a velocidades de unos pocos kilómetros por segundo, por lo que solo sobreviven unos 10 minutos.
Pero las células convectivas en la superficie de R. Doradus tienen un tamaño de más de 100 millones de kilómetros (aproximadamente 62 millones de millas), con velocidades de unas pocas decenas de kilómetros por segundo, y persisten durante aproximadamente un mes.
“Aún no sabemos cuál es la razón de la diferencia. Parece que la convección cambia a medida que una estrella envejece de maneras que aún no entendemos”, dijo Vlemmings.
Si bien ya se habían detectado burbujas de convección en la superficie de las estrellas, las nuevas observaciones rastrearon el movimiento de las burbujas de una manera que antes no era posible.
“Es espectacular que ahora podamos obtener imágenes directas de los detalles de la superficie de estrellas tan lejanas y observar la física que hasta ahora solo era observable en nuestro Sol”, dijo el coautor del estudio Behzad Bojnordi Arbab, estudiante de doctorado en Chalmers, en un comunicado.
El nuevo estudio incluye observaciones que se desarrollaron durante más tiempo que las anteriores, que captaron la evolución de las burbujas, dijo la Dra. Claudia Paladini, astrónoma asociada del Observatorio Europeo Austral en Chile. Paladini fue autora de un estudio sobre la observación de burbujas en la superficie de la estrella pi1 Gruis. Aunque no participó en la nueva investigación, fue autora de un artículo que acompaña al estudio en Nature.
“Se pueden ver las burbujas subiendo, expandiéndose y desapareciendo como se ven en el Sol. Es sorprendente teniendo en cuenta la distancia de la que estamos hablando”, dijo Paladini. “¡Ahora solo necesitamos observar muchas más de estas estrellas!”