Las nebulosas planetarias son de su padre y de su madre

Jorge García Rojas es un astrofísico lagunero. Tras estudiar Ciencias Físicas, especialidad de Astrofísica, en la Universidad de La Laguna, estuvo unos años dando clases en centros de secundaria de Tenerife y Lanzarote, hasta que decidió retomar su primer amor y obtuvo el título de Doctor en Astrofísica por la Universidad de La Laguna. Después pasó unos años en México y regresó a Canarias como astrónomo de soporte de los Observatorios del Teide y del Roque de los Muchachos. Actualmente es investigador Severo Ochoa en la línea de “Estrellas y Medio Interestelar” en el Instituto de Astrofísica de Canarias.

Cuando estaba finalizando mi tesis doctoral sobre abundancias químicas en regiones HII —enormes guarderías estelares donde nacen y evolucionan estrellas en sus primeras etapas— comenté a mi director de tesis mi interés en estudiar la composición química de las nebulosas planetarias. Estos objetos, de los que ya he hablado antes, son el resultado de las últimas fases de estrellas similares al Sol que tras agotar su combustible expulsan sus capas externas. Ese gas es iluminado por el remanente estelar, formando una hermosa nebulosa.

La respuesta de mi director fue clara: “Está bien que te interese, pero ten en cuenta que las nebulosas planetarias son mucho más complicadas. Cada una es de su padre y de su madre”. Su respuesta me advertía sobre la dificultad de obtener propiedades globales de estos objetos, en contraste con las más homogéneas regiones HII.

Obviamente, me embarqué en el estudio de estas nebulosas, pero pronto entendí cuánta razón tenía. Las regiones HII son ionizadas por estrellas mucho más masivas que el Sol, con temperaturas de entre 30 000 y 50 000 grados, emitiendo una radiación bastante similar entre ellas que se traduce en observables bastante homogéneos (con importantes diferencias que dependen de la cantidad de metales que tenga la estrella y del número de estrellas que estén emitiendo fotones de alta energía en la región HII). En cambio, las nebulosas planetarias son iluminadas por enanas blancas, remanentes muy poco masivos, con un rango de temperaturas mucho más amplio (30 000-200 000 grados). Esto genera estructuras de ionización mucho más diversas y bastante distintas, en general, a las que encontramos en regiones HII.

Pero las diferencias no se quedan ahí. Las nebulosas planetarias tienen una vida muy corta, de decenas de miles de años, comparado con los millones de las regiones HII. En ese breve lapso de tiempo pueden sufrir cambios detectables incluso en escalas de tiempo humanas, como en el caso de las nebulosas planetarias renacidas. Casualmente, hace solo un par de semanas tuve la suerte de asistir como miembro del tribunal a una tesis doctoral en la Universidad de Granada que estudiaba en detalle este tipo de objetos. Un excelente trabajo realizado por Borja Montoro Molina y supervisado por el Dr. Martín Guerrero.

Una nebulosa planetaria renacida es una nebulosa planetaria en la que su estrella central ha sufrido una explosión conocida como “pulso térmico muy tardío” bastante después de haber creado la nebulosa principal. Esto hace que la estrella vuelva atrás en su evolución y expulse material adicional con una composición química muy diferente a la de la nebulosa primordial, ya que es material que originalmente estaba en capas más profundas de la estrella y que ha experimentado nuevas reacciones nucleares durante este evento. En este sentido, la nebulosa ha “renacido”.

El nuevo material expulsado por la nebulosa renacida tiene una serie de características muy peculiares: casi no contiene hidrógeno (que fue expulsado casi en su totalidad en la nebulosa planetaria original) y tiene mucho, muchísimo carbono. La presencia de tanto carbono hace que se den las condiciones para formar grandes cantidades de polvo que pueden ocultar por completo a la estrella central y modificar las condiciones de la radiación que excita la nebulosa primordial, lo que se traduce en caídas de brillo muy importantes en periodos de tiempo de decenas de años y en que, repentinamente, la nebulosa deje de estar iluminada, lo que hace que sus átomos se vayan desexcitando progresivamente.

Hay muy pocos objetos detectados de este tipo (cinco confirmados hasta la fecha) debido a que la rapidez de estos cambios hace que sea muy complicado confirmarlos observacionalmente. Para complicar aún más la cosa, las condiciones del gas expulsado cambian también muy rápido y no van a ser iguales si el pulso térmico ocurrió hace 50, 250 o 1000 años.

Para finalizar, y para ilustrar una vez más lo complicadas que son las nebulosas planetarias, indicar que a todo esto habría que añadir la posibilidad de que la estrella central no sea una, sino que esté en un sistema binario, como se ha propuesto que ocurre en al menos uno de estos objetos, lo que complica aún más la interpretación de lo que estamos observando. Así, confirmo lo que me dijo mi director de tesis: cada nebulosa planetaria es de su padre y de su madre pero, aún así, siguen siendo objetos fascinantes.

Sección coordinada por Adriana de Lorenzo-Cáceres Rodríguez.