MADRID, 26 Sep. (EUROPA PRESS) -
Astrofísicos han encontrado una explicación para los violentos 'cambios de humor' de algunas estrellas grandes, brillantes y raras del universo, las variables luminosas azules (VLA).
Este tipo de estrellas erupcionan periódicamente en estallidos deslumbrantes denominados 'géiseres estelares'. Estas poderosas erupciones lanzan material al espacio en planetas enteros en cuestión de días. La causa de esta inestabilidad, sin embargo, ha sido un misterio durante décadas
Ahora, nuevas simulaciones en 3D --descritas en un artículo publicado en Nature-- sugieren que el movimiento turbulento en las capas externas de una estrella masiva crea grupos densos de material estelar. Estos grupos atrapan la luz intensa de la estrella como una vela solar, haciendo estallar material en el espacio. Después de expulsar suficiente masa, la estrella se calma hasta que sus capas externas vuelven a formarse y el ciclo comienza de nuevo.
Según dice el coautor del estudio Matteo Cantiello, investigador asociado del Centro de Astrofísica Computacional en el Instituto Flatiron en Nueva York, identificar la causa de los géiseres estelares es "significativo" porque cada estrella extremadamente masiva, probablemente pase parte de su vida como una VLA.
"Este hallazgo representa un importante paso adelante en la comprensión de la vida y la muerte de las estrellas más grandes del universo", asegura Cantiello. "Estas estrellas masivas, a pesar de su pequeño número, determinan en gran parte la evolución de las galaxias a través de sus vientos estelares y explosiones de supernovas. Y cuando mueren, dejan atrás los agujeros negros", explica.
Las variables luminosas azules son extremadamente raras, con solo alrededor de una docena observadas en y alrededor de la Vía Láctea. Las gigantescas estrellas pueden superar en 100 veces la masa del Sol. Además, son excepcionalmente radiantes: los más brillantes brillan con más de un millón de veces la luminosidad del Sol. Esa luz empuja la materia hacia el espacio porque la absorción y reemisión de un fotón por un átomo da como resultado un empujón neto exterior.
UN 'TIRA Y AFLOJA' ENTRE GRAVEDAD Y LUMINOSIDAD
Los científicos creen que el 'tira y afloja' entre la extrema gravedad que tira del material y la extrema luminosidad que lo empuja es responsable de los estallidos de marcas de las VLA.
La absorción de un fotón por un átomo, sin embargo, requiere que los electrones se unan en órbitas alrededor del núcleo del átomo. En las capas más profundas y calientes de una estrella, la materia se comporta como un plasma con electrones sin ataduras de átomos. En las capas externas más frías, los electrones comienzan a reunirse con sus átomos y, por lo tanto, pueden absorber fotones nuevamente.
Las explicaciones propuestas anteriormente para los estallidos predijeron que elementos como el helio en las capas externas podrían absorber suficientes fotones para superar la gravedad y volar al espacio como un estallido. Pero los cálculos simples y unidimensionales no respaldaron esta hipótesis: las capas externas no parecían suficientemente densas como para atrapar suficiente luz como para dominar la gravedad.
Esos simples cálculos no capturaron la imagen completa de la dinámica compleja dentro de una estrella colosal. Por ello, Cantiello, junto con Yan-Fei Jiang del Instituto Kavli de Física Teórica en la Universidad de California, Santa Bárbara, y sus colegas, adoptaron un enfoque más realista.
MILLONES DE BILLONES DE TONELADAS MÉTRICAS DE MATERIAL
Los investigadores crearon una simulación computarizada tridimensional detallada de cómo la materia, el calor y la luz fluyen e interactúan dentro de las estrellas gigantes. Los cálculos involucrados requirieron más de 60 millones de horas de procesador de computadora.
En la simulación, la densidad promedio de las capas externas era demasiado baja para que el material saliera volando, tal como lo predecían los cálculos unidimensionales. Sin embargo, los nuevos cálculos revelaron que la convección y la mezcla en las capas externas dieron como resultado que algunas regiones fueran más densas que otras, con algunos grupos lo suficientemente opacos como para ser lanzados al espacio por la luz de la estrella.
Dichas erupciones ocurren en escalas de tiempo que van de días a semanas a medida que la estrella se agita y su brillo fluctúa. El equipo estima que tales estrellas pueden arrojar alrededor de 10.000 millones de billones de toneladas métricas de material cada año, aproximadamente el doble de la masa de la Tierra.
Ahora, los investigadores planean mejorar la precisión de sus simulaciones incorporando otros efectos, como la rotación de la estrella, con el fin de lograr conocimientos astrofísicos. "Tuvimos que implementar toda esta física para ver, con nuestros propios ojos, que este proceso, que no esperábamos que fuera importante, sería clave para comprender estas erupciones violentas y la evolución de estas enormes estrellas", concluye Cantiello.
