Astrónomos rastrean burbujas en la superficie de una estrella en el vídeo más detallado hasta el momento

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Por primera vez, los astrónomos han capturado imágenes de una estrella distinta del Sol con suficiente detalle para rastrear el movimiento del gas burbujeante en su superficie. Las imágenes de la estrella R Doradus fueron obtenidas con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), en julio y agosto de 2023. Muestran burbujas gigantes y calientes de gas, 75 veces el tamaño del Sol, apareciendo en la superficie, y hundiéndose nuevamente en el interior de la estrella más rápido de lo esperado.

Los astrónomos han capturado una secuencia de imágenes de una estrella distinta del Sol con suficiente detalle como para rastrear el movimiento del gas burbujeante en su superficie. Las imágenes de la estrella R Doradus se obtuvieron con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un telescopio del que es copropiedad ESO, en julio y agosto de 2023. Este panel muestra tres de estas imágenes reales, tomadas con ALMA en 18 de julio, 27 de julio y 2 de agosto de 2023. Las burbujas gigantes (75 veces el tamaño del Sol) que se ven en la superficie de la estrella son el resultado de movimientos de convección dentro de la estrella. El tamaño de la órbita de la Tierra se muestra a escala. Crédito de la imagen: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/W. Vlemmings et al.

En este vídeo nos acercamos a R Doradus. Esta estrella gigante roja tiene un diámetro aproximadamente 350 veces mayor que el del Sol y se encuentra a unos 180 años luz de la Tierra, en la constelación de Dorado. El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), del que ESO es socio, ha capturado recientemente imágenes de la superficie burbujeante de la estrella R Doradus: la primera vez que se observa en detalle este movimiento en una estrella distinta del Sol. Las diversas imágenes que se muestran aquí, todas las cuales son imágenes reales y no impresiones de artistas, fueron tomadas con diferentes telescopios en diferentes momentos y se combinaron para crear este zoom. El recuadro al final muestra un timelapse de imágenes de la superficie estelar tomadas con ALMA. Crédito: ESO/L. Calçada, N. Risinger (skysurvey.org), DSS, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/W. Vlemmings et al. Música: Astral Electronic

“Ésta es la primera vez que se puede mostrar de esta manera la superficie burbujeante de una estrella real”, afirmó Wouter Vlemmings, profesor de la Universidad Tecnológica de Chalmers (Suecia) y autor principal del estudio publicado hoy en Nature. “Nunca esperábamos que los datos fueran de tan alta calidad como para poder ver tantos detalles de la convección en la superficie estelar”.

Los astrónomos han capturado imágenes de una estrella distinta del Sol con suficiente detalle como para rastrear el movimiento del gas burbujeante en su superficie. Las imágenes de la estrella R Doradus se obtuvieron con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un telescopio del que ESO es copropietario, en julio y agosto de 2023. Este vídeo muestra un lapso de tiempo de la superficie de la estrella, donde se ven gigantescas burbujas calientes de gas (75 veces el tamaño del Sol) que aparecen en la superficie y se hunden nuevamente en el interior de la estrella. Todas las imágenes que aparecen en este video son imágenes reales tomadas con ALMA. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/W. Vlemmings et al.

Las estrellas producen energía en sus núcleos mediante fusión nuclear. Esta energía puede ser transportada hacia la superficie de la estrella en enormes burbujas de gas calientes, que luego se enfrían y se hunden, como una lámpara de lava. Este movimiento de mezcla, conocido como convección, distribuye los elementos pesados formados en el núcleo, como el carbono y el nitrógeno, por toda la estrella. También se cree que es responsable de los vientos estelares que transportan estos elementos al cosmos para formar nuevas estrellas y planetas.

Astrónomos capturaron una secuencia de imágenes de una estrella distinta del Sol con suficiente detalle como para rastrear el movimiento del gas burbujeante en su superficie. Las imágenes de la estrella R Doradus se obtuvieron con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un telescopio del que es copropiedad ESO, en julio y agosto de 2023. Este panel muestra tres de estas imágenes reales, tomadas con ALMA en 18 de julio, 27 de julio y 2 de agosto de 2023. Las burbujas gigantes (75 veces el tamaño del Sol) que se ven en la superficie de la estrella son el resultado de movimientos de convección dentro de la estrella. Esta versión de la imagen no muestra a la Tierra en tamaño a escala, como la imagen que encabeza este artículo. Crédito de la imagen: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/W. Vlemmings et al.

Hasta ahora, los movimientos de convección nunca habían sido rastreados en detalle en estrellas distintas al Sol. Utilizando ALMA, el equipo pudo obtener imágenes de alta resolución de la superficie de R Doradus en el transcurso de un mes. R Doradus es una estrella gigante roja, con un diámetro aproximadamente 350 veces mayor que el del Sol, ubicada a unos 180 años luz de la Tierra en la constelación de Dorado. Su gran tamaño y proximidad a la Tierra lo convierten en un objetivo ideal para observaciones detalladas. Además, su masa es similar a la del Sol, lo que significa que R Doradus probablemente sea bastante similar al aspecto que tendrá nuestro Sol dentro de cinco mil millones de años, una vez que se convierta en una gigante roja.

Esta vista de campo amplio, creada a partir de imágenes de Digitized Sky Survey 2, muestra la región alrededor de R Doradus, la estrella naranja brillante en el centro. Recientemente se obtuvieron imágenes detalladas de la superficie de la estrella utilizando el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), en el que ESO es socio. Crédito: ESO/Digitized Sky Survey 2. Reconocimiento: Davide De Martin

“La convección crea la hermosa estructura granular que se ve en la superficie de nuestro Sol, pero es difícil de ver en otras estrellas”, añadió Theo Khouri, investigador de Chalmers y coautor del estudio. “Con ALMA, ahora no sólo hemos podido ver directamente gránulos convectivos, ¡con un tamaño 75 veces mayor que el de nuestro Sol! – pero también medir qué tan rápido se mueven por primera vez”.

Este gráfico muestra la ubicación de la nebulosa R Doradus en la constelación de Dorado (el Pez Espada) en el hemisferio sur. Este mapa muestra la mayoría de las estrellas visibles a simple vista en buenas condiciones. La ubicación de la estrella está marcada con un círculo rojo. Crédito: ESO, IAU y Sky & Telescope

Los gránulos de R Doradus parecen moverse en un ciclo de un mes, que es más rápido de lo que esperaban los científicos basándose en cómo funciona la convección en el Sol. “Aún no sabemos cuál es el motivo de la diferencia. Parece que la convección cambia a medida que una estrella envejece de maneras que aún no entendemos”, dijo Vlemmings. Observaciones como las que ahora se hacen de R Doradus nos están ayudando a comprender cómo se comportan estrellas como el Sol, incluso cuando crecen tan frías, grandes y burbujeantes como lo es R Doradus.

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), del que ESO es socio, ha capturado imágenes de la superficie burbujeante de la estrella R Doradus: la primera vez que se observa en detalle este movimiento en una estrella distinta del Sol. Este vídeo resume el descubrimiento. Crédito: ESO

“Es espectacular que ahora podamos obtener imágenes directas de los detalles de la superficie de estrellas tan lejanas y observar física que hasta ahora sólo era observable en nuestro Sol”, concluyó Behzad Bojnodi Arbab, estudiante de doctorado en Chalmers que también participó en el estudio.

Importante
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Las burbujas de convección han sido observadas previamente en detalle en la superficie de las estrellas, incluso con el instrumento PIONIER en el interferómetro del Very Large Telescope de ESO. Sin embargo, las nuevas observaciones de **ALMA siguen el movimiento de las burbujas de una manera que no era posible previamente.

Esta investigación se presentó en un artículo titulado “One-month convection timescale on the surface of a giant evolved star” (“Escala de tiempo de convección de un mes en la superficie de una estrella evolucionada gigante”) que aparecerá en [Nature]((doi:10.1038/s41586-024-07836-9). El equipo de investigadores está compuesto por W. Vlemmings (Chalmers University of Technology, Sweden), T. Khouri (Chalmers), B. Bojnordi (Chalmers), E. De Beck (Chalmers) y M. Maercker (Chalmers).

El Observatorio Europeo Austral (ESO), socio de ALMA en representación de Europa, publicó el comunicado de prensa original. El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación del Observatorio Europeo Austral (ESO), la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales (NINS) de Japón en cooperación con la República de Chile. ALMA está financiada por ESO en nombre de sus Estados miembros, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigación de Canadá (NRC) y el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (NSTC) de Taiwán, y por NINS en cooperación con la Academia Sínica (AS) en Taiwán y el Instituto de Astronomía y Ciencias Espaciales de Corea (KASI). La construcción y operaciones de ALMA están dirigidas por ESO en nombre de sus Estados miembros; por el Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO), gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI), en representación de América del Norte; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en nombre de Asia Oriental. El Observatorio Conjunto ALMA (JAO) proporciona el liderazgo y la gestión unificados de la construcción, puesta en servicio y operación de ALMA.

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