El lugar más frío del universo conocido

Cuando el grajo vuela bajo, hace un frío del carajo.

Dicho popular.

A unos 5000 años-luz de distancia de nosotros, en la constelación austral de Centaurus, se encuentra el lugar donde se ha medido la temperatura más baja del universo conocido. Nos referimos a la Nebulosa Boomerang, una protonebulosa planetaria bipolar. Nos encontramos con un objeto realmente peculiar, ya que se encuentra en fase de evolución de estrella de la rama asintótica gigante a nebulosa planetaria. Se considera que esta fase suele durar alrededor de un millar de años (apenas un suspiro en términos astronómicos), con lo que nos encontramos ante un objeto extraordinariamente raro de observar.

Planetary_nebula__white_dwarf_formation — Esta animación posiblemente no tenga mucha calidad, pero es bastante descriptiva y muestra muy bien el proceso de formación de una nebulosa planetaria (en este caso la Nebulosa de la Hélice). La estrella se desprende de sus capas exteriores, las cuales se expanden de manera más o menos homogénea por el espacio. Originalmente fueron confundidas con planetas gaseosos por sus descubridores (de ahí el nombre genérico de este tipo de nebulosas). Créditos: NASA/STScI

El nombre con el que se conoce a esta nebulosa le fue puesto en 1980, cuando los astrónomos Keith Taylor y Mike Scarrott usaron uno de los telescopios del Observatorio Anglo-Australiano para estudiarla en detalle. Entonces creyeron ver una forma de bumerán, al observar una ligera asimetría en los lóbulos de esta nebulosa. Observaciones posteriores han obtenido imágenes mucho más definidas (especialmente desde el espacio) y hacen pensar que quizás el nombre de Nebulosa de la Pajarita hubiera sido más apropiado.

La Nebulosa Boomerang, el objeto más frío del universo conocido — En 1998, el telescopio espacial Hubble tomó esta hermosa imagen de la Nebulosa Boomerang, situada a 5000 años-luz de distancia en la constelación de Centaurus. La imagen es el resultado de una exposición de 1000 segundos usando un filtro verde-amarillo. La nebulosa está iluminada por la luz de la estrella central que se refleja en las partículas de polvo. Creditos: NASA, ESA and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

Nuestra protagonista se encuentra en la fase inicial de expansión de material estelar y lo hace a unas velocidades realmente impresionantes, poco más de 590000 km/h. Precisamente esta altísima velocidad de expansión de material hace que la nebulosa se enfríe ¡y de qué manera! hasta el extremo de alcanzarse la temperatura más baja medida fuera de un laboratorio. Nada menos que 1 K (-272º C), o sea, tan sólo 1 grado por encima del 0 absoluto. Aún más, el Fondo Cósmico de Microondas (el remanente del lejanísimo Big Bang hace unos 13700 millones de años) tiene incluso una temperatura superior, que se encuentra en torno a los 2,7 K.

Recordemos que el 0 absoluto (-273,15º C) es la temperatura teórica más baja posible, donde el movimiento de las partículas se detiene por falta de energía (más o menos, porque a nivel cuántico siempre queda algo de energía residual, o energía de punto cero, para así cumplir el Principio de indeterminación de Heisenberg).

Se estima que en los últimos 1500 años nuestra protagonista ha perdido el equivalente a 1’5 masas solares. Esto supone una tasa de pérdida de 10 a 100 veces más alta que otras nebulosas similares en tamaño. Este datos, junto con su baja luminosidad (apenas unas 300 veces la del Sol, significativamente menor que otras nebulosas), hace que sea un objeto de un extraordinario interés para establecer modelos teóricos sobre la pérdida de masa de las nebulosas planetarias, tras la fase de secuencia principal de la estrella progenitora.

Se cree que la estrella progenitora era una gigante roja con poco más de 4 masas solares, mientras que el flujo ultra frío de gas y polvo en los lóbulos de la nebulosa está en torno a las 3,3 masas solares y se extiende hasta las 120000 AUs de radio (1 AU = 150 millones de km, la distancia que separa a la Tierra del Sol).

Babak Tafreshi, one of the ESO Photo Ambassadors, has captured the antennas of the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) under the southern sky in another breathtaking image. The dramatic whorls of stars in the sky are reminiscent of van Gogh’s Starry Night, or — for science fiction fans — perhaps the view from a spacecraft about to enter hyperspace. In reality, though, they show the rotation of the Earth, revealed by the photograph’s long exposure. In the southern hemisphere, as the Earth turns, the stars appear to move in circles around the south celestial pole, which lies in the dim constellation of Octans (The Octant), between the more famous Southern Cross and the Magellanic Clouds. With a long enough exposure, the stars mark out circular trails as they move. The photograph was taken on the Chajnantor Plateau, at an altitude of 5000 metres in the Chilean Andes. This is the site of the ALMA telescope, whose antennas can be seen in the foreground. ALMA is the most powerful telescope for observing the cool Universe — molecular gas and dust, as well as the relic radiation of the Big Bang. When ALMA construction is complete in 2013, the telescope will have 54 of these 12-metre-diameter antennas, and twelve 7-metre antennas. However, early scientific observations with a partial array already began in 2011. Even though it is not fully constructed, the telescope is already producing outstanding results, outperforming all other telescopes of its kind. Some of the antennas are blurred in the photograph, as the telescope was in operation and moving during the shot. ALMA, an international astronomy facility, is a partnership of Europe, North America and East Asia in cooperation with the Republic of Chile. ALMA construction and operations are led on behalf of Europe by ESO, on behalf of North America by the National Radio Astronomy Observatory (NRAO), and on behalf of East Asia by the National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ). The Joint ALMA — Esta espectacular toma circumpolar es una vista parcial de las 66 antenas parabólicas de entre 7 y 12 metros de diámetro del observatorio ALMA en el Llano del Chajnantor, en el desierto de Atacama a más de 5100 metros de altitud, Chile. Créditos: ESO/Babak Tafreshi

Mediciones llevadas a cabo usando el observatorio del ESO en Chile ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) han llevado a determinar que una pequeña compañera de la estrella progenitora se zambulló en su núcleo en el pasado, acelerando dramáticamente el proceso de eyección de masa de la nebulosa protoplanetaria y haciendo que su temperatura haya descendido a extremos nunca vistos antes.

Coldest Place in the Universe — Imagen de la Nebulosa Boomerang en longitud de onda submilimétrica. Se aprecian claramente los lóbulos de la misma junto con una zona central más densa. Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Raghvendra Sahai

La zona central de la Nebulosa Boomerang, la más densa, tiene unas dimensiones de 1740×275 AUs y se expande a menor velocidad que los lóbulos norte y sur de la nebulosa. Por otro lado, la nebulosa tiene una extensión de unos 2 años-luz, la mitad de la distancia que nos separa de Proxima Centauri.

La Nebulosa Boomerang, vista por el Hubble en 2005 — Otra foto del Hubble, pero más reciente, de comienzos de 2005. Se ha dispersado la luz de la nebulosa Boomerang para apreciar mejor los detalles de su estructura interna. Créditos: NASA, ESA and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

Con el tiempo, a medida que el flujo ultra frío de la nebulosa vaya entrando en contacto con el medio interestelar que está más cálido (es un decir), su temperatura irá aumentando poco a poco hasta equilibrarse con su entorno.

Referencias:

Víctor Manchado

Apasionado de la informática, que me da de comer. También loco de la astronomía y la ciencia, de vez en cuando escribo sobre ellas en Pirulo Cósmico. Colecciono meteoritos y a veces me gusta hacer fotografías del cielo nocturno. Miembro de la tripulación de @radioskylab_es. Hilo astronómico cada lunes en Twitter (@vmanchado)