Las imágenes de la estrella R Doradus se obtuvieron con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un telescopio perteneciente al Observatorio Europeo Austral (ESO), en julio y agosto de 2023. Muestran burbujas gigantes y calientes de gas, 75 veces más grandes que el Sol, que aparecen en la superficie y se hunden en el interior de la estrella más rápido de lo que se esperaba.
"Es la primera vez que se puede mostrar la superficie burbujeante de una estrella real de esta manera" (1), declara Wouter Vlemmings, profesor de la Universidad Tecnológica de Chalmers, en Suecia, y autor principal del estudio publicado hoy en la revista Nature. "No esperábamos que los datos fueran de tal calidad que pudiéramos ver tantos detalles de la convección en la superficie de la estrella".
Las estrellas producen energía en su núcleo gracias a la fusión nuclear. Esa energía puede ser transportada hacia la superficie estelar en forma de enormes burbujas de gas caliente, que luego se enfrían y se hunden, como en una lámpara de lava. Este movimiento de mezcla, llamado convección, distribuye los elementos pesados formados en el núcleo, tales como el carbono y el nitrógeno, por toda la estrella. También se piensa que es el origen de los vientos estelares que transportan estos elementos al cosmos para formar nuevas estrellas y planetas.
Hasta ahora, los movimientos convectivos nunca habían sido observados con detalle en estrellas distintas al Sol. Mediante el uso de ALMA, el equipo pudo obtener imágenes de alta resolución de la superficie de R Doradus durante un periodo de un mes.
R Doradus es una gigante roja, cuyo diámetro es aproximadamente 350 veces mayor que el del Sol, y está ubicada a unos 180 años luz de la Tierra en la constelación de Dorado. Su gran tamaño y su proximidad a la Tierra la convierten en un objetivo ideal para observaciones detalladas. Además, su masa es similar a la del Sol, lo que significa que R Doradus probablemente se asemeje a lo que el Sol será dentro de cinco mil millones de años, cuando se haya convertido en una gigante roja.
"La convección es responsable de la hermosa estructura granular que observamos en la superficie de nuestro Sol, pero es difícil observarla en otras estrellas", añade Theo Khouri, investigador en Chalmers y coautor del estudio. "Gracias a ALMA, no solo pudimos observar directamente los gránulos convectivos, ¡del tamaño de 75 veces el de nuestro Sol!, sino también medir por primera vez la velocidad a la que se desplazan".
Los gránulos de R Doradus parecen moverse en un ciclo de un mes, lo que es más rápido de lo que los científicos esperaban basándose en cómo funciona la convección en el Sol. "Todavía no sabemos qué explica esta diferencia. Parece que la convección cambia a medida que la estrella envejece, de una manera que aún no comprendemos", explica Wouter Vlemmings. Observaciones como las de R Doradus nos ayudan a entender el comportamiento de estrellas como el Sol, incluso cuando se vuelven tan frías, grandes y burbujeantes como R Doradus.
"Es espectacular que ahora podamos obtener una imagen directa de los detalles de la superficie de estrellas tan lejanas y observar fenómenos físicos que, hasta ahora, solo podían observarse en nuestro Sol", concluye Behzad Bojnodi Arbab, estudiante de doctorado en Chalmers, quien también participó en el estudio.
Notas
(1) Las burbujas de convección ya se han observado en detalle en la superficie de otras estrellas, en particular con el instrumento PIONIER del Very Large Telescope Interferometer del ESO. Pero las nuevas observaciones de ALMA permiten seguir el movimiento de las burbujas de una manera que antes no era posible.