Las nebulosas planetarias se forman cuando las estrellas gigantes rojas expulsan sus capas más externas cuando se quedan sin combustible de helio, convirtiéndose en estrellas enanas blancas densas y calientes que son aproximadamente del tamaño de la Tierra. El material que se desprendió, enriquecido en carbono, forma patrones deslumbrantes a medida que es soplado suavemente hacia el medio interestelar.

La mayoría de las nebulosas planetarias son aproximadamente circulares, pero algunas tienen forma de reloj de arena o de ala, como la acertadamente llamada « Nebulosa de la mariposa ». Es probable que estas formas estén formadas por el tirón gravitacional de una segunda estrella que orbita alrededor de la estrella « madre » de la nebulosa, lo que hace que el material se expanda en un par de lóbulos nebulares o « alas ». Como un globo que se expande, las alas crecen con el tiempo sin cambiar su forma original.

Sin embargo, una nueva investigación muestra que algo anda mal en la Nebulosa de la Mariposa. Cuando un equipo dirigido por astrónomos de la Universidad de Washington comparó dos exposiciones de la Nebulosa de la Mariposa tomadas por el Telescopio Espacial Hubble en 2009 y 2020, vieron cambios dramáticos en el material dentro de las alas. Como informarán el 12 de enero en la reunión 241 de la Sociedad Astronómica Estadounidense en Seattle, los poderosos vientos están provocando complejas alteraciones del material dentro de las alas de la nebulosa. Quieren entender cómo tal actividad es posible a partir de lo que debería ser una « estrella chisporroteante, en gran parte moribunda, sin combustible restante ».

« La Nebulosa de la Mariposa es extrema por la masa, la velocidad y la complejidad de sus eyecciones desde su estrella central, cuya temperatura es más de 200 veces mayor que la del Sol, pero es apenas un poco más grande que la Tierra », dijo el líder del equipo Bruce Balick, un UW profesor emérito de astronomía. « He estado comparando imágenes del Hubble durante años y nunca había visto nada igual ».

El equipo comparó imágenes de Hubble de alta calidad tomadas con 11 años de diferencia para trazar las velocidades y los patrones de crecimiento de las características dentro de las alas de la nebulosa. La mayor parte del análisis fue realizada por Lars Borchert, un estudiante graduado de la Universidad de Aarhus en Dinamarca que participó en este estudio como estudiante universitario de la UW.

Borchert descubrió aproximadamente media docena de « chorros », que comenzaron hace unos 2.300 años y terminaron hace 900 años, expulsando material en una serie de salidas asimétricas. El material en las partes exteriores de la nebulosa se mueve rápidamente, a unas 500 millas por segundo, mientras que el material más cercano a la estrella central oculta se expande mucho más lentamente, a una décima parte de esa velocidad. Los caminos de los chorros se cruzan entre sí, formando estructuras « desordenadas » y patrones de crecimiento dentro de las alas.

La estructura interior multipolar y rápidamente cambiante de la nebulosa no es fácil de explicar utilizando los modelos existentes de cómo se forman y evolucionan las nebulosas planetarias, según Balick. La estrella en el centro de la nebulosa, que está oculta por el polvo y los escombros, podría haberse fusionado con una estrella compañera o extraído material de una estrella cercana, creando campos magnéticos complejos y generando los chorros.

« En este punto, estas son solo hipótesis », dijo Balick. « Lo que esto nos muestra es que no entendemos por completo la gama completa de procesos de formación en el trabajo cuando se forman las nebulosas planetarias. El siguiente paso es obtener imágenes del centro de la nebulosa con el Telescopio Espacial James Webb, ya que la luz infrarroja de la estrella puede penetrar a través del polvo ».

Estrellas como nuestro sol se hincharán hasta convertirse en una gigante roja y formarán nebulosas planetarias algún día, expulsando carbono y otros elementos relativamente pesados ​​al medio interestelar para formar sistemas estelares y planetas en un futuro lejano. Esta nueva investigación, y otros análisis de « lapso de tiempo » de nebulosas planetarias, pueden ayudar a ilustrar no solo cómo tomarán forma los materiales para los sistemas estelares del mañana, sino también cómo se produjeron los componentes básicos de nuestro propio oasis y cómo se reunieron miles de millones de hace años que.

“Es una historia de creación que está sucediendo una y otra vez en nuestro universo”, dijo Balick. « Los procesos de formación brindan información clave sobre la historia y los impactos de la actividad estelar ».

Otros miembros del equipo son Joel Kastner del Instituto de Tecnología de Rochester y Adam Frank de la Universidad de Rochester.