La Nebulosa del Anillo Azul, que dejó perplejos a los científicos durante más de una década, parece ser el ejemplo más joven conocido de dos estrellas fusionadas en una.

En 2004, los científicos del telescopio GALEX de la NASA, con base en el espacio, detectaron un objeto diferente a cualquier otro que hubieran visto antes en nuestra galaxia, la Vía Láctea: una gota grande y débil de gas con una estrella en su centro. En las imágenes de GALEX, la mancha parecía azul, aunque en realidad no emite luz visible para el ojo humano, y las observaciones posteriores revelaron una estructura de anillo grueso dentro de ella. Así que el equipo la apodó Nebulosa del Anillo Azul. Durante los siguientes 16 años, lo estudiaron con múltiples telescopios terrestres y espaciales, pero cuanto más aprendían, más misterioso parecía.

Un nuevo estudio publicado hoy en la revista Nature puede haber resuelto el caso. Al aplicar modelos teóricos de vanguardia a la gran cantidad de datos que se han recopilado sobre este objeto, los autores postulan que la nebulosa, una nube de gas en el espacio, probablemente esté compuesta por escombros de dos estrellas que colisionaron y se fusionaron en una sola estrella.

Si bien se cree que los sistemas estelares fusionados son bastante comunes, es casi imposible estudiarlos inmediatamente después de su formación porque están oscurecidos por los escombros que provoca la colisión. Una vez que los escombros se han despejado, al menos cientos de miles de años después, son difíciles de identificar porque se asemejan a estrellas no fusionadas. La Nebulosa del Anillo Azul parece ser el eslabón perdido: los astrónomos están viendo el sistema estelar solo unos pocos de miles de años después de la fusión, cuando la evidencia de la unión todavía es abundante. Parece ser el primer ejemplo conocido de un sistema estelar fusionado en esta etapa.

Operativo entre 2003 y 2013 y administrado por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California, GALEX fue diseñado para ayudar a estudiar la historia de la formación de estrellas en la mayor parte del universo mediante la realización de un censo de poblaciones de estrellas jóvenes en otras galaxias. Para hacer esto, la misión observó tanto la luz ultravioleta cercana (longitudes de onda ligeramente más cortas que la luz visible) como la luz ultravioleta lejana. La mayoría de los objetos vistos por GALEX irradiaban tanto UV cercano (representado como amarillo en las imágenes GALEX) como UV lejano (representado como azul), pero la Nebulosa del Anillo Azul destacó porque solo emitía luz ultravioleta lejana.

El tamaño del objeto era similar al de un remanente de supernova, que se forma cuando una estrella masiva se queda sin combustible y explota, o una nebulosa planetaria, los restos hinchados de una estrella del tamaño de nuestro Sol. Pero la Nebulosa del Anillo Azul tenía una estrella viviente en su centro. Es más, los remanentes de supernova y las nebulosas planetarias irradian en múltiples longitudes de onda de luz fuera del rango de los rayos ultravioleta, mientras que investigaciones posteriores mostraron que la Nebulosa del Anillo Azul no lo hizo.

Detectives Estelares

Para cuando Keri Hoadley comenzó a trabajar con el equipo científico de GALEX en 2017, "el grupo había chocado contra una pared" con la Nebulosa del Anillo Azul, dijo. Pero Hoadley, una astrofísica de Caltech, estaba fascinada por el objeto y sus extrañas características, por lo que aceptó el desafío de intentar resolver el misterio. Parecía probable que la solución no vendría de más observaciones del sistema, sino de teorías de vanguardia que pudieran dar sentido a los datos existentes. Entonces Chris Martin, investigador principal de GALEX en Caltech, se acercó a Brian Metzger de la Universidad de Columbia en busca de ayuda.

Como astrofísico teórico, Metzger hace modelos matemáticos y computacionales de fenómenos cósmicos, que pueden usarse para predecir cómo se verán y se comportarán esos fenómenos. Se especializa en fusiones cósmicas: colisiones entre una variedad de objetos, ya sean planetas y estrellas o dos agujeros negros. Con Metzger a bordo y Hoadley guiando el trabajo, las cosas progresaron rápidamente.

"No era solo que Brian pudiera explicar los datos que estábamos viendo; esencialmente estaba prediciendo lo que habíamos observado antes de que él lo viera", dijo Hoadley. "Él decía, 'Si esta es una fusión estelar, entonces deberías ver X', y era como, '¡Sí! ¡Vemos eso!'"

El equipo concluyó que la nebulosa era el producto de una fusión estelar relativamente reciente que probablemente ocurrió entre una estrella similar a nuestro Sol y otra estrella de solo una décima parte de ese tamaño (o aproximadamente 100 veces la masa de Júpiter). Casi al final de su vida, la estrella similar al Sol comenzó a hincharse, acercándose más a su compañera. Finalmente, la estrella más pequeña cayó en una espiral descendente hacia su compañera más grande. En el camino, la estrella más grande destrozó a la estrella más pequeña, envolviéndose en un anillo de escombros antes de tragarse la estrella más pequeña por completo.

Este fue el evento violento que llevó a la formación de la Nebulosa del Anillo Azul. La fusión lanzó una nube de escombros calientes al espacio que fue cortado en dos por el disco de gas. Esto creó dos nubes de escombros en forma de cono, sus bases se alejan de la estrella en direcciones opuestas y se ensanchan a medida que viajan hacia afuera. La base de un cono viene casi directamente hacia la Tierra y el otro hacia lo lejos. Son demasiado débiles para verse solos, pero el área donde los conos se superponen (como se ve desde la Tierra) forma el anillo azul central que GALEX observó.

Pasaron milenios. La nube de escombros en expansión se enfrió y formó moléculas y polvo, incluidas moléculas de hidrógeno que colisionaron con el medio interestelar, la escasa colección de átomos y partículas energéticas que llenan el espacio entre las estrellas. Las colisiones excitaron las moléculas de hidrógeno, lo que hizo que irradiaran en una longitud de onda específica de luz ultravioleta lejana. Con el tiempo, el resplandor se volvió lo suficientemente brillante para que GALEX lo viera.

Las fusiones estelares pueden ocurrir hasta una vez cada 10 años en nuestra galaxia, la Vía Láctea, lo que significa que es posible que una población considerable de las estrellas que vemos en el cielo fueran dos.

"Vemos muchos sistemas de dos estrellas que podrían fusionarse algún día, y creemos que hemos identificado estrellas que se fusionaron hace quizás millones de años. Pero casi no tenemos datos sobre lo que sucede en el medio", dijo Metzger. "Creemos que probablemente hay muchos restos jóvenes de fusiones estelares en nuestra galaxia, y la Nebulosa del Anillo Azul podría mostrarnos cómo se ven para que podamos identificar más".

Si bien es probable que esta sea la conclusión de un misterio de hace 16 años, también puede ser el comienzo de un nuevo capítulo en el estudio de las fusiones estelares.

"Es sorprendente que GALEX haya podido encontrar este objeto realmente débil que no estábamos buscando, pero que resulta ser algo realmente interesante para los astrónomos", dijo Seibert. "Simplemente reitera que cuando miras el universo en una nueva longitud de onda o en una nueva forma, encuentras cosas que nunca imaginaste que encontrarías."