Los astrónomos han descubierto por primera vez estrellas «ocultas», entre ellas un nuevo tipo de gigante anciano apodado Old smoker (humeante antiguo).

Según un nuevo estudio publicado en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, estos misteriosos objetos se encuentran en el corazón de la Vía Láctea y pueden permanecer en silencio durante décadas, casi invisibles, hasta que de repente echan nubes de humo.

Un equipo internacional de científicos dirigido por Philip Lucas, catedrático de la Universidad de Hertfordshire, realizó este descubrimiento pionero tras observar casi mil millones de estrellas en luz infrarroja durante un estudio de 10 años del cielo nocturno.

También detectaron docenas de estrellas recién nacidas, conocidas como protoestrellas, que experimentan explosiones extremas durante meses, años o décadas, como parte de la formación de un nuevo sistema solar.

Impresión artística de una erupción en el disco de materia que rodea a una estrella recién nacida. La parte más interna del disco se calienta más que la propia estrella | foto Philip Lucas/University of Hertfordshire

La mayoría de estas estrellas recién nacidas están ocultas a la luz visible por grandes cantidades de polvo y gas en la Vía Láctea, pero la luz infrarroja puede atravesarlas, permitiendo a los científicos verlas por primera vez.

Astrónomos del Reino Unido, Chile, Corea del Sur, Brasil, Alemania e Italia llevaron a cabo su investigación con la ayuda del Visible and Infrared Survey Telescope (VISTA), un telescopio de construcción británica situado en lo alto de los Andes chilenos, en el Observatorio de Cerro Paranal, que forma parte del Observatorio Europeo Austral (ESO).

El equipo vigiló cientos de millones de estrellas y analizó 222 que mostraban los mayores cambios de brillo. Según el profesor Lucas: Alrededor de dos tercios de las estrellas eran fáciles de clasificar como eventos bien comprendidos de diversos tipos.

El resto eran un poco más difíciles, por lo que utilizamos el Very Large Telescope de ESO para obtener espectros de muchas de ellas individualmente. Un espectro nos muestra cuánta luz podemos ver en diferentes longitudes de onda, lo que nos da una idea mucho más clara de lo que estamos observando.

Imágenes infrarrojas de una estrella gigante roja situada a unos 30.000 años luz, cerca del centro de nuestra Vía Láctea, que se desvaneció y luego reapareció en el transcurso de varios años | Philip Lucas/University of Hertfordshire

El trabajo se llevó a cabo como parte de un estudio a largo plazo denominado «Variables VISTA en la Vía Láctea», o VVV. El Dr. Zhen Guo, que anteriormente trabajaba en la Universidad de Hertfordshire y ahora reside en la Universidad de Valparaíso (Chile), dirigió el trabajo sobre los espectros.

Según explicó: Nuestro principal objetivo era encontrar estrellas recién nacidas, también llamadas protoestrellas, que rara vez se ven, mientras experimentan un gran estallido que puede durar meses, años o incluso décadas. Estos estallidos se producen en el disco de materia que gira lentamente y que está formando un nuevo sistema solar. Ayudan a crecer a la estrella recién nacida que se encuentra en el centro, pero dificultan la formación de planetas. Aún no entendemos por qué los discos se vuelven inestables de esta manera.

El equipo descubrió 32 protoestrellas en erupción que aumentaron su brillo al menos 40 veces, y en algunos casos más de 300 veces.

La mayoría de las erupciones aún están en curso, lo que permite a los astrónomos analizar por primera vez un gran lote de estos misteriosos fenómenos a lo largo de su evolución: desde el estado de reposo inicial, pasando por el pico de brillo, hasta la fase de declive.

Sin embargo, el estudio también arrojó algo completamente inesperado. Había 21 estrellas rojas cerca del centro de la Vía Láctea que mostraron cambios ambiguos de brillo durante los 10 años de estudio.

Enterrada en las profundidades de la oscura nube de gas y polvo que llena la imagen, esta estrella se multiplicó gradualmente por 40 en el transcurso de 2 años y ha permanecido brillante desde 2015. La causa de estos fenómenos no se conoce con claridad. Esta imagen infrarroja muestra lo que veríamos si nuestros ojos fueran sensibles a longitudes de onda 3 veces más largas que la luz visible | foto Philip Lucas/University of Hertfordshire

El profesor Lucas explicó: No estábamos seguros de si estas estrellas eran protoestrellas que estaban iniciando una erupción o recuperándose de una disminución de brillo causada por un disco o una capa de polvo delante de la estrella, o si eran estrellas gigantes más viejas que desprendían materia en las últimas etapas de su vida.

El análisis de los espectros de siete de estas estrellas, comparados con datos de estudios anteriores, concluyó que se trataba de un nuevo tipo de estrella gigante roja.

El profesor Dante Minniti, de la Universidad Andrés Bello (Chile), fundador del estudio VVV, declaró: Estas estrellas ancianas permanecen tranquilas en la Tierra: Estas estrellas ancianas permanecen en silencio durante años o décadas y luego expulsan nubes de humo de una forma totalmente inesperada. Se ven muy tenues y rojas durante varios años, hasta el punto de que a veces no podemos verlas en absoluto.

Otra pista sobre este nuevo descubrimiento reside en la ubicación de estas estrellas gigantes menguantes. Están muy concentradas en la parte más interna de la Vía Láctea, conocida como el Disco Nuclear, una región donde las estrellas tienden a ser más ricas en elementos pesados que en cualquier otro lugar.

Esto debería facilitar la condensación de las partículas de polvo del gas en las capas exteriores relativamente frías de las estrellas gigantes rojas. Sin embargo, sigue siendo un misterio cómo se produce la expulsión de nubes de humo denso que observó el equipo.

Según los investigadores, sus descubrimientos podrían cambiar lo que sabemos sobre la forma en que los elementos se distribuyen por el espacio, como explica el profesor Lucas. La materia expulsada de las estrellas viejas desempeña un papel clave en el ciclo vital de los elementos, ayudando a formar la siguiente generación de estrellas y planetas, explica.

Se pensaba que esto ocurría principalmente en un tipo de estrella bien estudiado llamado variable Mira. Sin embargo, el descubrimiento de un nuevo tipo de estrella que desprende materia podría tener un significado más amplio para la propagación de elementos pesados en el Disco Nuclear y las regiones ricas en metales de otras galaxias.

Fuentes

Royal Astronomical Society | P W Lucas, L C Smith, Z Guo,et al., The most variable VVV sources: eruptive protostars, dipping giants in the nuclear disc and others, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 528, Issue 2, February 2024, Pages 1789–1822, doi.org/10.1093/mnras/stad3929 | Zhen Guo, P W Lucas, et al., Spectroscopic confirmation of high-amplitude eruptive YSOs and dipping giants from the VVV survey, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 528, Issue 2, February 2024, Pages 1769–1788, doi.org/10.1093/mnras/stad3700 | Carlos Contreras Peña, Philip W Lucas, et al., On the incidence of episodic accretion in Class I YSOs from VVV, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 528, Issue 2, February 2024, Pages 1823–1840, doi.org/10.1093/mnras/stad3780

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