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Las nebulosas planetarias más brillantes no proceden de estrellas relativamente masivas, como dicen los modelos teóricos estándar, sino de estrellas de masas cercanas a 1,5 veces la del Sol, según un estudio liderado por investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC).

Este trabajo se ha publicado en la revista Astronomy and Astrophysics, y su autora principal es Rebeca Galera Rosillo, estudiante de doctorado del IAC, natural de la Puebla de Don Fadrique, en Granada, que falleció en 2020 cuando estaba completando esta investigación, ha explicado el Instituto de Astrofísica de Canarias.

Explica el IAC que lo primero y más importante para comprender cómo es el Universo es saber cómo es de grande, medir las distancias a las galaxias.

Agrega que, igual que en el Renacimiento se empezó a descifrar cómo de grande era el mundo, dónde estaban los mares y los continentes, ahora se cartografía el Universo mediante escalas de distancias que se han determinando poco a poco, estrella a estrella, galaxia a galaxia.

Así, hace un siglo ni siquiera se sabía que las galaxias eran sistemas de estrellas, miles de millones de ellas, y han sido los avances en tecnología, los telescopios cada vez mayores y los instrumentos cada vez más sensibles, los que han ido permitiendo estudiar las galaxias y empezar a aislar sus estrellas individuales.

Y aún no se pueden estudiar las estrellas normales, como el Sol, fuera de nuestra galaxia, pero sí se pueden cuando, al evolucionar, se convierten en nebulosas planetarias.

Una nebulosa planetaria es la envoltura gaseosa expulsada por una estrella tras convertirse en gigante roja, es decir, cuando está en una fase crítica en la que la estrella es incapaz de sostener el peso de su propia masa: se le ha acabado el "combustible" mejor y más abundante que tenía, el hidrógeno, y empieza a usar su reserva de helio.

Es entonces cuando el núcleo interno queda expuesto y, por su altísima temperatura (en pocos miles de años, pasa de unos 3.000 grados centígrados a 100.000 o más), emite casi toda su luz en el ultravioleta, calentando violentamente las capas de gas expulsadas hasta ionizarlas.

"Lo fascinante del caso es que esas envolturas, que llamamos nebulosas planetarias, convierten la inmensa cantidad de energía ultravioleta que genera la estrella en luz visible y, principalmente, en una línea de emisión que cae justo donde el ojo humano es más sensible, en la zona amarillo-verdosa del espectro", explica Antonio Mampaso, investigador del IAC y coautor del artículo.

Aclara que "es la línea de emisión del átomo de oxígeno dos veces ionizado, (OIII) 5007 Angstrom".

Según Romano Corradi, director del Gran Telescopio de Canarias (GTC) y coautor del artículo, "las nebulosas planetarias son clave para entender el continuo enriquecimiento químico del Universo, el tic-tac inexorable que marca una flecha de avance químico hacia el futuro".

Y añade que "también se ha demostrado que pueden usarse como balizas para conocer las distancias a las galaxias, por el hecho de que en cualquier tipo de galaxia (espirales, elípticas, jóvenes, viejas...) todas las nebulosas planetarias más brillantes alcanzan el mismo brillo intrínseco en la línea de emisión (OIII) 5007 Angstrom, y no pasan de ahí".

Esta constancia es una propiedad tan robusta que se emplea para medir distancias a las galaxias hasta unos 70 millones de años luz y más allá, dice el IAC.

Pero los investigadores no conocen por qué las nebulosas planetarias más brillantes se agrupan precisamente alrededor de un determinado valor "mágico" de luminosidad, considerando los variados procesos físicos involucrados.

Los modelos teóricos estándar predicen que la luminosidad máxima de una nebulosa planetaria debería ser diferente según el tipo de galaxia y, más aún, que no deberían existir nebulosas tan brillantes en sistemas muy evolucionados, porque se espera que sus progenitoras fueran estrellas relativamente masivas, cerca de dos veces la masa del Sol o más, que ya deberían haber desaparecido en esos sistemas tan antiguos, cuestiones que contradice la observación.

Un equipo de ocho astrónomos liderado por el IAC y que incluye a Jorge García Rojas y David Jones, investigadores posdoctorales del IAC, ha abordado este enigma determinando con la mayor precisión posible los parámetros físicos y químicos de las nebulosas planetarias más brillantes y de sus estrellas progenitoras en el disco de la galaxia espiral más cercana, la de Andrómeda, M31.

Para eso, se han obtenido con el GTC, ubicado en el Observatorio del Roque de los Muchachos (Garafía, La Palma), espectros muy profundos de una muestra de nebulosas planetarias de M31.

El resultado es que las planetarias más brillantes son nebulosas normales, con una densidad un poco mayor que el promedio y con estrellas progenitoras de masas cercanas a 1,5 veces la del Sol.

"Un trabajo teórico reciente, usando los modelos evolutivos más actualizados, sugería que estrellas con esas masas podrían generar, al menos durante unos mil años, esas planetarias tan luminosas", destaca Mampaso.

Rebeca decía que las nebulosas planetarias son luciérnagas cósmicas: "viven poco, brillan mucho y son hermosas", recuerdan sus codirectores, Corradi y Mampaso, quienes agrega que "en su trabajo como astrofísica, llegó hasta la frontera del conocimiento, hasta donde se puede llegar hoy". EFE

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