Las nebulosas planetarias menos masivas producen oxígeno
Nuevos modelos teóricos explican el origen de este elemento químico en la mayoría de las estrellas al final de su vida.
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Un estudio teórico liderado por investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) confirma que las nebulosas planetarias menos masivas producen oxígeno y que este hecho podría influir en los modelos de evolución química de galaxias.
Las nebulosas planetarias son los restos de estrellas de baja masa e intermedia, similares a nuestro Sol, tras pasar, cuando se termina su combustible, la fase final de gigantes rojas (estrellas en la rama asintótica de las gigantes o AGB de sus siglas en inglés). Las capas externas de las estrellas AGB son expulsadas al medio interestelar, perdiendo hasta el 80% de su masa inicial. Posteriormente, el núcleo se transforma en una enana blanca rodeada de la espectacular nube de gas y polvo previamente expulsada, formando así una nebulosa planetaria. Estas estrellas contribuyen fundamentalmente al enriquecimiento progresivo del medio interestelar, donde se forman nuevas estrellas y planetas, y a la evolución química de galaxias.
Recientemente se había observado que las nebulosas planetarias de menor masa (entre una y tres veces la masa del Sol) eran ricas en oxígeno, pero los modelos teóricos estándar no lo predecían. Sin embargo, ahora los investigadores han conseguido explicar por primera vez este fenómeno usando modelos teóricos de nucleosíntesis –producción de los elementos químicos en el interior estelar– que incluyen procesos convectivos (transporte de los elementos químicos creados hasta la superficie estelar) más eficientes que los modelos estándares. La revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters publica hoy estos resultados.
Este descubrimiento cuestiona el papel histórico de las nebulosas planetarias como indicadoras de metalicidad –generalmente la abundancia de elementos químicos más pesados que el hidrógeno y el helio inicialmente presentes en el Universo– porque ahora se comprueba teóricamente que son ricas en oxígeno por sí mismas. La abundancia de oxígeno en estos objetos se ha utilizado históricamente para estudiar diferencias de metalicidad en nuestra galaxia y otras galaxias cercanas. En su lugar, según los astrofísicos, otros elementos químicos, no alterados por la evolución estelar, como el argón o el cloro deberían utilizarse como tales indicadores del contenido en metales.
Los principales procesos de producción de elementos químicos tienen lugar en la fase final de gigante roja o AGB, justo antes de que una estrella se convierta en nebulosa planetaria. “Las nebulosas planetarias muestran el efecto final de esta fase previa y, por eso, es fundamental usar su composición química como una herramienta para mejorar nuestra comprensión teórica actual de la nucleosíntesis en las estrellas AGB”, afirma Domingo Aníbal García Hernández, investigador principal del estudio. Esta producción intrínseca de oxígeno durante la vejez de estrellas de baja masa -los objetos más comunes y abundantes en prácticamente cualquier galaxia- deberá tenerse en cuenta en los modelos detallados de la evolución química de nuestra Vía Láctea y otras galaxias para así entender la procedencia de la mayoría del oxígeno. Otros tipos de estrellas que se contemplaban hasta ahora, por ejemplo, las supernovas, podrían tener un papel menos relevante al respecto. “En el futuro –continúa el astrofísico–, es necesario utilizar las predicciones de estos nuevos modelos de nucleosíntesis y analizar en detalle el efecto de estas estrellas productoras de O en los modelos de evolución química de galaxias. Incluso, podrían tener un efecto importante en las escalas de tiempo características de la formación de la mayor parte de las estrellas de las galaxias”.
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Referencia | “Probing O-enrichment in C-rich dust planetary nebulae”, por D. A. García-Hernández (IAC-ULL), P. Ventura (Osservatorio Astronomico di Roma), G. Delgado-Inglada (Universidad Nacional Autónoma de México), F. Dell'Agli (Osservatorio Astronomico di Roma-Univesità di Roma), M. Di Criscienzo (IAC), A. Yagüe (Osservatorio Astronomico di Roma-ULL-IAC), Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters. Letters: 2016 458 (1):118-122. Oxford University Press.
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FUENTE | Instituto de Astrofísica de Canarias
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