Hablamos de enanas blancas, de su materia degenerada y las nebulosas planetarias que forman a su alrededor. Parece que la tenemos muy clara: estrella → gigante roja → enana blanca + nebulosa planetaria.
Bueno, es más complicado. Y muchos detalles no se conocen, porque son eventos tan rápidos (en la vida de las estrellas) que existen muy pocos ejemplos para contrastar y validar los modelos astrofísicos. La etapa final de la vida de la estrella como gigante roja dura un millón de años y se llama asypmtotic giant branch (AGB, rama gigante asintótica; "rama" se refiere a donde están estas estrellas en un gráfico de luminosidad-temperatura, otro día lo cuento). Estas estrellas fusionan helio en carbono y oxígeno: tienen un núcleo de C y O rodeado de una capa de helio fusionando. Las capas exteriores, que todavía tienen mucho hidrógeno, se mantienen infladas por el calor del núcleo. En algún momento se acaba el helio y disminuye la presión hacia afuera. Empieza a "llover" hidrógeno sobre el núcleo y se reinicia la fusión de hidrógeno, lo cual acumula nuevo helio. La fusión de helio se vuelve a encender violentamente, lo que produce un aumento brusco del brillo de la estrella llamado flash de helio. La estrella vuelve a inflarse, expulsa capas exteriores y se enfría. Esto dura unos 100 años, que para la estrella son un suspiro. Estos pulsos pueden repetirse hasta que no quede más helio y se forme una enana blanca degenerada. El final de una estrella como el Sol, después de brillar incansable durante miles de millones de años, es el último de estos flashes de helio en la punta de la rama asintótica. Lo cual nos trae a la viñeta de xkcd del epígrafe:
El personaje de la derecha busca en el brillo de una estrella favorita el confort de algo noble y permanente fuera del alcance de la Sombra, y de golpe lo pierde por culpa de un flash de helio que lo lleva a desconfiar de las estrellas de la rama asintótica. Lo que dice se refiere a un evento real: en 1987 una estrella AGB produjo un flash y en su lugar apareció la más joven de las nebulosas planetarias conocidas, de sobrenombre Stingray (el pez raya), apenas de un décimo del tamaño de una nebulosa planetaria hecha y derecha pero igual de bonita:
Cuando apareció, la nebulosa no tenía más que unas pocas décadas de formación a partir de la gigante roja. En el medio vemos dos estrellas: la segunda probablemnte contribuye con su gravedad al mezclado de las capas expulsadas para que la nebulosa tenga su forma caprichosa.
Pasaron los años y la nebulosa siguió evolucionando rápidamente. Pero en lugar de convertirse en una nebulosa planetaria adulta, dejó de expandirse y empezó a perder ionización y brillo. Según un trabajo publicado a fines del 2020, que ha seguido la evolución de la estrella y la nebulosa durante los 30 años que pasaron, la nebulosa será invisible en menos de un siglo.
¿Qué está pasando? ¿Qué pasó realmente en 1987? Nadie está seguro, y así lo comentan los astrónomos. Tal vez la estrella todavía no está acabada, ha regresado a la punta de la rama asintótica y producirá un nuevo pulso en algunas décadas. Tal vez algunas nebulosas planetarias son así chiquitas nomás. Tal vez algún fenómeno inesperado la terminará de ionizar en el futuro. O no.
Mejor no confiar en estrellas de la rama gigante asintótica.
Las fotos son de NASA/ESA/STScI. La historieta es de Randall Munroe y su webcomic xkcd.
Algunos papiros interesantes:
Bobrowsky, Narrowband HST imagery of the young planetary nebula Henize 1357, Astr. J. 426:L47-L50 (1994).
Schaefer et al, Startlingly fast evolution of the Stingray planetary nebula and its central star, V839 Arae (arXiv:2012.04223v1). De aquí tomé la foto que compara la nebulosa en 1996 y 2016.
Balick et al., The decline and fall of the youngest planetary nebula (arXiv:2009.01701v2).
Reindl et al., Breaking news from the HST: The central star of the Stingray Nebula is now returning to the AGB (arXiv:1609.07113v1). (Hay un astrónomo de la UNLP en éste.)
Qué interesante! Pasará algo igual de desconcertante con las del Apelotonamiento rojo???
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