Encuentran abundante vapor de agua en una vieja estrella

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CW LeonisUn equipo de investigadores europeos y de Canadá ha detectado vapor de agua muy caliente y abundante en el espectro de una vieja estrella rica en carbono. El sorprendente descubrimiento, que hoy publica Nature, confirma la presencia de agua en el interior de su envoltura gaseosa, y pone de relieve las lagunas que todavía existen sobre la química de las estrellas evolucionadas. En el estudio han participado científicos del Centro de Astrobiología (CSIC-INTA).

El espectro de la vieja estrella rica en carbono denominada CW Leonis o IRC 10216 ha revelado la presencia de vapor de agua a una temperatura de unos 700 ºC en la ardiente región interior de su envoltura gaseosa. Así lo confirma esta semana en Nature un equipo internacional de científicos europeos y canadienses, liderado por Leen Decin de la Universidad Católica de Leuven (Bélgica) y en el que han participado investigadores del Centro de Astrobiología (CAB, centro mixto CSIC-INTA).

CW Leonis es una estrella gigante roja, rica en carbono y vapor de agua en su atmósfera, situada en la constelación de Leo, a 500 años luz de la Tierra. Con un radio de 500 soles, es el objeto extrasolar más brillante del cielo en el infrarrojo. El descubrimiento ha sido posible gracias a los datos recogidos con el Observatorio Espacial Herschel de la Agencia Espacial Europea (ESA).

“Hasta ahora ya sabíamos que estas atmósferas contenían moléculas de agua o moléculas de carbono, y se pensó que estos dos tipos de moléculas no podían coexistir. Gracias a las mediciones del satélite Herschel hemos echado por tierra esa teoría tan asentada hasta ahora, ya que una estrella como CW Leonis, muy rica en carbono y caracterizada por la presencia de grandes cadenas carbonadas como C8H, es capaz de tener abundante vapor de agua en zonas muy internas de su atmósfera”, destaca el investigador del CSIC José Cernicharo.

Los elementos principales de la vida en la Tierra son el agua y carbono, y estrellas como el sol los sintetizan en grandes cantidades cuando llegan al final de sus vidas. Cuando envejecen, estas estrellas se convierten en gigantes rojas, como CW Leonis, y eliminan sus atmósferas.

CW Leonis emite en la actualidad 10 000 veces más energía que el Sol y en su interior se producen reacciones de fusión nuclear que convierten helio en carbono. Buena parte de ese carbono termina en las capas exteriores de su atmósfera en forma de viento estelar (rico en moléculas y partículas de polvo con base de carbono), similar al viento solar terrestre, pero en ese caso se libera un billón de veces más materia cada hora. Dentro de miles de años, CW Leonis se convertirá en una enana blanca rodeada por una nebulosa planetaria, una nube de gas y polvo formada por el material presente en su atmósfera actual.

Replantear las teorías

Con tanto carbono en su atmósfera, casi todo el oxígeno debería estar encerrado en monóxido de carbono, e implicaría una ausencia de agua. Sin embargo, los investigadores detectaron en 2001 que la estrella producía emisiones en una determinada longitud de onda, lo que demostraba la existencia de vapor de agua. Un posible origen propuesto era que el viento estelar liberaba moléculas de agua de una nube de cometas helados ubicados alrededor de la estrella.

“Herschel ha detectado sin lugar a dudas la presencia de agua a muchas longitudes de onda, y ahora es posible establecer que la temperatura del vapor de agua es de entre 700 y 1000 grados centígrados, lo que implica que el vapor de agua se forma en las capas más internas de la atmósfera y se distribuye a través del viento estelar”, explica Cernicharo.

El modelo del viento estelar interactuando con la nube de un cometa helado distante debe ser reemplazado por uno en el que se señale que el vapor de agua se crea por procesos químicos con reacciones que se desencadenan por la radiación ultravioleta. La luz ultravioleta rompe el monóxido de carbono, liberando átomos de oxígeno que pueden reaccionar con el hidrógeno para formar moléculas de agua.

“La única fuente posible de luz ultravioleta es el espacio interestelar, pero normalmente sería bloqueada por el material que fluye desde la estrella. Las observaciones con el satélite Herschel ha demostrado que algunas regiones alrededor de CW Leonis deben estar casi vacías, lo que permite que la luz ultravioleta llegue a las capas más profundas de la atmósfera de la estrella e inicie las reacciones químicas que producen agua”, apunta Cernicharo.

Los resultados de Herschel implican que se producen procesos similares alrededor de estrellas gigantes rojas como la del estudio, que siguen suministrando material para las nuevas generaciones de estrellas y planetas en galaxias como la Vía Láctea. Los modelos químicos desarrollados por los investigadores del CAB Marcelino Agúndez y José Cernicharo se comenzaron a plantear hace más de 20 años y predicen la presencia de grandes cantidades de vapor de agua en cualquier tipo de estrella gigante roja.

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Referencia bibliográfica:
L. Decin, M. Agúndez, M. J. Barlow, F. Daniel, J. Cernicharo, R. Lombaert, E. De Beck, P. Royer, B. Vandenbussche, R. Wesson, E. T. Polehampton, J. A. D. L. Blommaert, W. De Meester, K. Exter, H. Feuchtgruber, W. K. Gear, H. L. Gomez, M. A. T. Groenewegen, M. Guélin, P. C. Hargrave, R. Huygen, P. Imhof, R. J. Ivison, C. Jean, C. Kahane, F. Kerschbaum, S. J. Leeks, T. Lim, M. Matsuura, G. Olofsson, T. Posch, S. Regibo, G. Savini, B. Sibthorpe, B. M. Swinyard, J. A. Yates & C. Waelkens. Warm water vapour in the sooty outflow from a luminous carbon star. Nature 467, 2 de septiembre de 2010. Doi:10.1038/nature09344.

Fecha Original:
2 de septiembre de 2010
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