Las nebulosas planetarias son capas de gas en expansión que son expulsadas por estrellas similares al Sol al final de sus vidas. Las estrellas parecidas al sol pasan la mayor parte de su vida quemando hidrógeno en helio. Al final de esta fase de fusión de hidrógeno, estas estrellas aumentan su diámetro en aproximadamente un factor de 100 y se convierten en "estrellas gigantes rojas". Al final de la fase gigante roja, las capas externas de la estrella son expulsadas. El gas expulsado continúa expandiéndose desde la estrella central restante, que luego se convierte en una "enana blanca" cuando ha cesado toda fusión nuclear. Los astrónomos creen que una nebulosa planetaria se forma cuando un viento estelar rápido que proviene de la estrella central atrapa un viento más lento producido antes cuando la estrella expulsa la mayoría de sus capas externas. En el límite entre los dos vientos, se produce un choque que produce la concha densa visible característica de las nebulosas planetarias. La cáscara de gas es excitada e iluminada por la luz emitida por la estrella central caliente. La luz de la estrella central puede iluminar la nebulosa planetaria durante unos 10.000 años.
Las formas observadas de las nebulosas planetarias son muy desconcertantes: la mayoría de ellas (alrededor del 80%) son bipolares o elípticas en lugar de esféricamente simétricas. Esta complejidad ha llevado a imágenes hermosas y sorprendentes obtenidas con telescopios modernos. Las imágenes a continuación comparan nebulosas planetarias con formas bipolares (izquierda) y esféricas (derecha).
La razón por la cual la mayoría de las nebulosas planetarias no son esféricas no se entiende bien. Varias hipótesis se han considerado hasta ahora. Uno de ellos sugiere que las extrañas formas de las nebulosas planetarias podrían deberse a algún efecto centrífugo que resulta de la rápida rotación de las gigantes rojas. Otra teoría es que la simetría del viento de la estrella puede verse afectada por una estrella compañera. Sin embargo, las teorías más recientes y convincentes que explican las formas de las nebulosas involucran campos magnéticos.
La presencia de campos magnéticos explicaría muy bien las complicadas formas de las nebulosas planetarias, ya que la materia expulsada queda atrapada a lo largo de las líneas del campo magnético. Esto se puede comparar con las limaduras de hierro atrapadas a lo largo de las líneas de campo de un imán de barra, una demostración clásica en las aulas de física de la escuela secundaria. Dado que los fuertes campos magnéticos en la superficie de la estrella también ejercen presión sobre el gas, la materia puede dejar más fácilmente a la estrella en los polos magnéticos donde el campo magnético es más fuerte.
Hay varias formas en que se pueden crear campos magnéticos cerca de las nebulosas planetarias. Los campos magnéticos pueden ser producidos por una dinamo estelar durante la fase en que se expulsa la nebulosa. Para que exista una dinamo, el núcleo de la estrella debe girar más rápido que la envoltura (como es el caso del Sol). También es posible que los campos magnéticos sean reliquias fósiles de etapas anteriores de evolución estelar. En la mayoría de las circunstancias, la materia en las estrellas es tan altamente conductora de electricidad que los campos magnéticos pueden sobrevivir durante millones o miles de millones de años. Ambos mecanismos, combinados con la interacción de la materia expulsada con el gas interestelar circundante, podrían dar forma a las nebulosas planetarias.
Hasta hace poco, la idea de que los campos magnéticos son un ingrediente importante en la conformación de las nebulosas planetarias era una afirmación puramente teórica. En 2002, se encontraron las primeras indicaciones de la presencia de tales campos magnéticos. Las observaciones de radio revelaron campos magnéticos en envolturas circunestelares de estrellas gigantes. Estas envolturas circunestelares son de hecho progenitoras de nebulosas planetarias. Sin embargo, tal campo magnético nunca se ha observado en las propias nebulosas. Para obtener una pista directa de la presencia de campos magnéticos en las nebulosas planetarias, los astrónomos decidieron centrarse en las estrellas centrales, donde los campos magnéticos deberían haber sobrevivido.
Esta primera evidencia directa ya ha sido obtenida. Por primera vez, Stefan Jordan y su equipo detectaron campos magnéticos en varias estrellas centrales de nebulosas planetarias. Utilizando el espectrógrafo FORS1 del Very Large Telescope de clase 8 m (VLT, European Southern Observatory, Chile), midieron la polarización de la luz emitida por cuatro de estas estrellas. Las firmas de polarización en las líneas espectrales permiten determinar la intensidad de los campos magnéticos en las estrellas observadas. En presencia de un campo magnético, los átomos cambian su energía de una manera característica; Este efecto se llama efecto Zeeman y fue descubierto en 1896 por Pieter Zeeman en Leiden (Países Bajos). Si estos átomos absorben o emiten luz, la luz se polariza. Esto hace posible determinar la intensidad del campo magnético midiendo la intensidad de la polarización. Estas firmas de polarización suelen ser muy débiles. Dichas mediciones requieren datos de muy alta calidad que solo se pueden obtener utilizando telescopios de clase de 8 metros como el VLT.
El equipo observó cuatro estrellas centrales de nebulosas planetarias y se encontraron campos magnéticos en todas ellas. Estas cuatro estrellas fueron elegidas porque sus nebulosas planetarias asociadas (llamadas NGC 1360, HBDS1, EGB 5 y Abell 36) no son esféricas. Por lo tanto, si la hipótesis del campo magnético para explicar las formas de las nebulosas planetarias es correcta, estas estrellas deberían tener fuertes campos magnéticos. Estos nuevos resultados muestran que sí es así: las intensidades de los campos magnéticos detectados varían de 1000 a 3000 Gauss, es decir, aproximadamente mil veces la intensidad del campo magnético global del Sol.
Estas nuevas observaciones publicadas por Stefan Jordan y sus colegas respaldan la hipótesis de que los campos magnéticos juegan un papel importante en la configuración de las nebulosas planetarias. El equipo ahora planea buscar campos magnéticos en las estrellas centrales de las nebulosas planetarias esféricas. Dichas estrellas deberían tener campos magnéticos más débiles que los recién detectados. Estas futuras observaciones permitirán a los astrónomos cuantificar mejor la correlación entre los campos magnéticos y las formas extrañas de las nebulosas planetarias.
En los últimos años, las observaciones polarimétricas con el VLT han llevado al descubrimiento de campos magnéticos en una gran cantidad de objetos estelares en etapas evolutivas tardías. Además de mejorar nuestra comprensión de estas bellas formas de nebulosas planetarias, la detección de estos campos magnéticos permite a la ciencia dar un paso adelante hacia la clarificación de la relación entre los campos magnéticos y la física estelar.
Fuente original: NASA Astrobiology Story
