Hubble resuelve el misterio de la atenuación de la “Monster Star”.

El año pasado, los astrónomos estaban desconcertados cuando Betelgeuse, la estrella supergigante de color rojo brillante en la constelación de Orión, se desvaneció drásticamente, aunque luego se recuperó. La atenuación duró semanas. Ahora, los astrónomos han dirigido su mirada hacia una estrella monstruosa en la constelación contigua, Canis Major, el Gran Perro.

Este zoom en VY Canis Majoris es una combinación de imágenes del Hubble y una representación artística. El panel de la izquierda es una imagen multicolor del Hubble de la enorme nebulosa de material arrojada por la estrella hipergigante. Esta nebulosa tiene aproximadamente un billón y medio de kilómetros de diámetro. El panel del medio es una vista cercana del Hubble de la región alrededor de la estrella. Esta imagen revela nudos, arcos y filamentos contiguos de material expulsado por la estrella a medida que atraviesa su violento proceso de arrojar material al espacio. VY Canis Majoris no se ve en esta vista, pero el pequeño cuadrado rojo marca la ubicación del hipergigante y representa el diámetro del sistema solar hasta la órbita de Neptuno, que tiene 8.850 millones de kilómetros de diámetro. El panel final es una representación artística de la estrella hipergigante con vastas células de convección y expulsiones violentas. VY Canis Majoris es tan grande que si reemplazara al Sol, la estrella se extendería cientos de millones de kilómetros, hasta las órbitas de Júpiter y Saturno.
Créditos: NASA, ESA y R. Humphreys (Universidad de Minnesota) y J. Olmsted (STScI).

La hipergigante roja VY Canis Majoris, que es mucho más grande, más masiva y más violenta que Betelgeuse, experimenta períodos mucho más largos y más tenues que duran años. Los nuevos hallazgos del Telescopio Espacial Hubble de la NASA sugieren que los mismos procesos que ocurrieron en Betelgeuse están sucediendo en esta hipergigante, pero a una escala mucho mayor.

“VY Canis Majoris se comporta de manera muy similar a Betelgeuse con mayor intensidad”, explicó la líder del estudio, la astrofísica Roberta Humphreys de la Universidad de Minnesota, en Minneapolis.

Al igual que con Betelgeuse, los datos del Hubble sugieren la respuesta de por qué esta estrella más grande se está atenuando. Para Betelgeuse, la atenuación correspondió a un flujo de salida gaseoso que pudo haber formado polvo, que obstruyó brevemente parte de la luz de Betelgeuse a nuestra vista, creando el efecto de atenuación.

Esta imagen del telescopio espacial Hubble muestra la enorme nebulosa de material desprendido por la estrella hipergigante VY Canis Majoris. Esta nebulosa tiene aproximadamente un billón y mediom de kilómetros de diámetro.
Créditos: NASA, ESA y R. Humphreys (Universidad de Minnesota).

“En VY Canis Majoris vemos algo similar, pero a una escala mucho mayor. Expulsiones masivas de material que corresponden a su desvanecimiento muy profundo, que probablemente se deba al polvo que bloquea temporalmente la luz de la estrella”, dijo Humphreys.

La enorme hipergigante roja es 300.000 veces más brillante que nuestro Sol. Si reemplazara al Sol en nuestro propio sistema solar, el monstruo hinchado se extendería a través de miles de millones de kilómetros, entre las órbitas de Júpiter y Saturno.

“Esta estrella es absolutamente asombrosa. Es una de las estrellas más grandes que conocemos, una supergigante roja muy evolucionada. Ha tenido múltiples erupciones gigantes”, explicó Humphreys.

Arcos gigantes de plasma rodean a la estrella a distancias miles de veces más alejadas que la Tierra del Sol. Estos arcos se parecen a las prominencias solares de nuestro propio Sol, solo que en una escala mucho mayor. Además, no están conectados físicamente a la estrella, sino que parecen haber sido expulsados y se están alejando. Algunas estructuras cercanas a la estrella todavía son relativamente compactas, luciendo como pequeños nudos y con características nebulosas.

En trabajos anteriores de Hubble, Humphreys y su equipo pudieron determinar cuándo estas grandes estructuras fueron expulsadas de la estrella. Encontraron fechas que se remontan a los últimos cientos de años, algunas tan recientes como los últimos 100 a 200 años.


La reproducción del artista de la estrella hipergigante VY Canis Majoris muestra las vastas células de convección y las violentas eyecciones de la estrella.

La imagen creada de la estrella hipergigante VY Canis Majoris muestra las vastas células de convección y las violentas eyecciones de la estrella. VY Canis Majoris es tan grande que si reemplazara al Sol, la estrella se extendería por miles de millones de kilómetros entre las órbitas de Júpiter y Saturno.
Créditos: NASA, ESA y R. Humphreys (Universidad de Minnesota) y J. Olmsted (STScI).

Ahora, en un nuevo trabajo de Hubble, los investigadores descubrieron características de la estrella que pueden tener menos de un siglo de antigüedad. Al utilizar el Hubble para determinar las velocidades y los movimientos de los nudos cercanos de gas caliente y otras características, Humphreys y su equipo pudieron fechar estas erupciones con mayor precisión. Lo que encontraron fue notable: muchos de estos nudos se vinculan a múltiples episodios en los siglos XIX y XX, cuando VY Canis Majoris se desvaneció a una sexta parte de su brillo habitual.

A diferencia de Betelgeuse, VY Canis Majoris ahora es demasiado débil para ser visto a simple vista. La estrella alguna vez sí lo fue, pero se ha atenuado tanto que ahora solo se puede ver con telescopios.

La hipergigante arroja 100 veces más masa que Betelgeuse. La masa en algunos de los nudos es más del doble de la masa de Júpiter. “Es increíble que la estrella pueda hacerlo”, dijo Humphreys. “El origen de estos episodios de alta pérdida de masa tanto en VY Canis Majoris como en Betelgeuse, probablemente se deba a la actividad superficial en gran escala, grandes células convectivas como en el Sol. Pero en VY Canis Majoris, las células pueden ser tan grandes como el conjunto Sol o más “.

“Esto es probablemente más común en las supergigantes rojas de lo que pensaban los científicos y VY Canis Majoris es un ejemplo extremo”, continuó Humphreys. “Incluso puede ser el mecanismo principal que está impulsando la pérdida de masa, que siempre ha sido un misterio para las supergigantes rojas”.

Aunque otras supergigantes rojas son comparativamente brillantes y expulsan mucho polvo, ninguna de ellas es tan compleja como VY Canis Majoris. “Entonces, ¿qué tiene de especial? VY Canis Majoris puede estar en un estado evolutivo único que la separa de las otras estrellas. Probablemente sea así de activa durante un período muy corto, tal vez solo unos pocos miles de años. No vamos a ver muchos de los que están cerca “, dijo Humphreys.

Esta imagen muestra la ubicación de la hipergigante roja VY Canis Majoris en el cielo. La estrella monstruosa se encuentra justo encima de la espalda de Canis Major, el Gran Perro.
Créditos: NASA, ESA y J. DePasquale (STScI) Reconocimiento: A. Fujii.

La estrella comenzó su vida como una estrella supergigante azul supercaliente, brillante, tal vez entre 35 y 40 veces la masa de nuestro Sol. Después de unos pocos millones de años, a medida que cambiaba la velocidad de combustión de la fusión de hidrógeno en su núcleo, la estrella se hinchó hasta convertirse en una supergigante roja. Humphreys sospecha que la estrella pudo haber regresado brevemente a un estado más caliente y luego volvió a hincharse a una etapa de supergigante roja.

“Quizás lo que hace a VY Canis Majoris tan especial, tan extrema, con estas eyecciones tan complejas, podría ser que es una supergigante roja de segunda etapa”, explicó Humphreys. Es posible que VY Canis Majoris ya haya perdido la mitad de su masa. En lugar de explotar como una supernova, simplemente podría colapsar directamente en un agujero negro.

Los hallazgos del equipo aparecen en la edición del 4 de febrero de 2021 de The Astronomical Journal.

El telescopio espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la ESA (Agencia Espacial Europea). El Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, administra el telescopio. El Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial (STScI) en Baltimore, Maryland, lleva a cabo las operaciones científicas del Hubble. STScI es operado para la NASA por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía, en Washington, D.C.