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Astrónomos han determinado con precisión la masa que perdió una estrella durante su vida, estudiando por primera vez restos en el centro de una nebulosa planetaria en un cúmulo estelar abierto.
Estrellas como nuestro sol terminan sus vidas como enanas blancas. Algunas de ellas están rodeadas por una nebulosa planetaria formada por el gas expulsado por la estrella moribunda poco antes de su muerte.
En la Vía Láctea hay más de mil cúmulos estelares abiertos. Cada uno de ellos comprende una colección de hasta varios miles de estrellas que se han formado simultáneamente a partir de una densa nube de gas y polvo. "Las estrellas de un cúmulo tienen todas la misma edad, lo que tiene un significado especial para la astrofísica", informa Klaus Werner, del Instituto de Astronomía y Astrofísica de la Universidad de Tubinga y que lideró la nueva investigación, publicada en Astronomy & Astrophysics.
"Se diferencian sólo en masa. Cuanto más masiva es una estrella, más rápido consume su combustible nuclear fusionando hidrógeno en helio. Por lo tanto, su vida es más corta y evoluciona más rápidamente hacia una enana blanca", explica en un comunicado.
La observación de un cúmulo de estrellas muestra, como en una instantánea, el desarrollo de estrellas de diferentes masas a la misma edad, afirma Werner. "En astronomía, los cúmulos de estrellas pueden utilizarse como una especie de laboratorio donde podemos medir cuán fiables son nuestras teorías sobre la evolución estelar", afirma. Una de las mayores incertidumbres en la teoría de la evolución estelar es cuánta materia pierde una estrella durante su vida, afirma, añadiendo que esa pérdida de masa es sustancial.
"Las estrellas como nuestro Sol pierden poco menos de la mitad de su masa cuando se convierten en enanas blancas. Las estrellas con una masa ocho veces mayor que la del Sol pierden alrededor del 80% de su masa", afirma el astrofísico. La relación entre la masa de nacimiento de las estrellas y la masa en el momento de su muerte como enana blanca se conoce en astronomía como relación de masa inicial-final.
La masa de las enanas blancas en los cúmulos estelares puede estar directamente relacionada con la masa que tenían al nacer, afirma Werner. "Los datos de enanas blancas muy jóvenes son especialmente valiosos, ya que son las estrellas centrales de las nebulosas planetarias", explica. Hasta ahora, sólo se sabe que tres cúmulos estelares contienen una nebulosa planetaria. "Ninguna de sus estrellas centrales había sido estudiada antes porque todas son muy distantes y débiles", dice.
El equipo de investigación apuntó con uno de los telescopios más grandes del mundo, el telescopio GRANTECAN de diez metros en la isla canaria de La Palma, hacia la estrella central del cúmulo estelar Messier 37 y analizó su espectro. Se determinó que la masa era 0,85 masas solares, lo que sitúa la masa original en 2,8 masas solares.
"Así, la estrella ha perdido el 70% de su materia durante su vida", explica Werner. Otra peculiaridad, afirma, es su especial composición química. La estrella ya no tenía hidrógeno en su superficie; Werner dice que esto indica un evento inusual en su pasado reciente: un breve estallido de fusión nuclear.
Poder determinar con precisión la relación de masa inicial-final es de fundamental importancia en astrofísica, afirma Werner. Determina si una estrella evoluciona hasta convertirse en una enana blanca, se convierte en una estrella de neutrones en una explosión de supernova o incluso si queda un agujero negro como etapa final. Y, sin embargo, señala Werner, "se forman nuevas generaciones de estrellas a partir de la materia expulsada, enriquecida en elementos pesados como productos de reacciones nucleares. De esto depende la evolución química de las galaxias y, en última instancia, de todo el universo".
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