Un equipo liderado por el astrónomo de la Universidad Andrés Bello, Keiichi Ohnaka, obtuvo imágenes sin precedentes de la atmósfera de la gigante roja W Hydrae. El estudio capturó 57 vistas moleculares distintas que muestran, entre otras cosas, cómo el gas se transforma en polvo casi en tiempo real y nos ofrece una ventana al futuro del Sol.
Comprender cómo las estrellas envejecidas expulsan su material es clave para explicar el origen del polvo cósmico, el mismo que luego forma nuevas estrellas, planetas y moléculas orgánicas esenciales para la vida.
¿Cómo es una estrella que se está muriendo? La respuesta depende de las moléculas que uno elija observar. Esto es lo que descubrió un equipo internacional encabezado por Keiichi Ohnaka, investigador del Instituto de Astrofísica de la Universidad Andrés Bello (UNAB), gracias a nuevas observaciones realizadas con el radiotelescopio Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, conocido como ALMA, emplazado en el desierto de Atacama.
Al observar las señales de 57 moléculas distintas, los investigadores lograron obtener 57 “rostros” diferentes de W Hydrae, una gigante roja (así llaman a las estrellas envejecidas), ubicada a unos 320 años luz de la Tierra. Esta estrella presenta apariencias dramáticamente distintas según la molécula que se observa, revelando capas diferentes de su atmósfera, que es un entorno dinámico, turbulento y rico en diversidad química.
“Con ALMA ahora podemos ver la atmósfera de una estrella moribunda con un nivel de claridad similar al que logramos para el Sol, pero a través de decenas de miradas moleculares distintas”, explica Ohnaka. “Cada molécula muestra un rostro distinto de W Hydrae, lo que revela un ambiente sorprendentemente dinámico y complejo”.
Una atmósfera viva: grumos, penachos y flujos que chocan
La alta resolución de ALMA –equivalente a fotografiar en detalle un grano de arroz a 10 km de distancia– permitió observar cómo la atmósfera de W Hydrae se estira más allá del tamaño de la propia estrella, formando nubes de gas y estructuras moldeadas por choques y pulsaciones. Las capas externas se inflan tanto que, si la estrella estuviera en el centro de nuestro Sistema Solar, envolvería a Mercurio, Venus, la Tierra y Marte.
Además, el equipo detectó movimientos simultáneos de material que escapa de la estrella y material que cae de vuelta. El gas es empujado hacia afuera a velocidades de hasta 36.000 km/hora mientras otras regiones muestran gas que cae a 47.000 km/hora, creando un patrón de flujo estratificado y en constante cambio.
Este comportamiento es típico de las estrellas en la fase AGB (Rama Asintótica de las Gigantes), una etapa avanzada en la vida de estrellas similares al Sol, caracterizada por pulsaciones y pérdida masiva de material.
En este sentido, W Hydrae ofrece un laboratorio ideal para entender cómo las estrellas moribundas expulsan su material, enriqueciendo el medio interestelar con elementos y compuestos que más tarde forman nuevas estrellas, planetas y, finalmente, los ingredientes químicos necesarios para la vida.
Del gas al polvo… en nueve días
Uno de los hallazgos más notables del estudio es la conexión directa entre el gas y la formación de polvo. Para esto, el equipo comparó los datos de ALMA con imágenes obtenidas por el instrumento SPHERE del Very Large Telescope (VLT), tomadas solo nueve días antes.
“La combinación de datos de ALMA y VLT/SPHERE nos permite conectar los movimientos del gas, la química molecular y la formación de polvo casi en tiempo real —algo que antes resultaba muy difícil de lograr”, destaca Ohnaka.
Moléculas como el monóxido de silicio (SiO), el vapor de agua (H₂O) y el monóxido de aluminio (AlO) aparecen justo donde el VLT detecta nubes de polvo. Esto indica que son parte directa del proceso mediante el cual el gas se condensa en partículas sólidas.
Otras moléculas —como monóxido de azufre (SO), dióxido de azufre (SO₂), óxido de titanio (TiO) y posiblemente dióxido de titanio (TiO₂)— se superponen al polvo en algunas zonas y podrían contribuir mediante procesos químicos impulsados por choques.
El coautor del estudio, Ka Tat Wong, de la Universidad de Uppsala, en Suecia, subraya la importancia de estas observaciones: “La pérdida de masa en estrellas moribundas es uno de los mayores desafíos sin resolver en la astrofísica estelar. Con ALMA ahora podemos observar directamente las regiones donde la materia comienza a escapar, donde choques, química y formación de polvo interactúan. W Hydrae nos ofrece una oportunidad única para probar y refinar nuestros modelos con datos reales y espacialmente resueltos.”
Asimismo, observar este proceso en W Hydrae con tanto detalle representa una gran oportunidad para entender el proceso que nuestro propio Sol experimentará dentro de miles de millones de años.