#27 El viento estelar y el modelo de Parker (segunda parte).

   En la entrega anterior explicamos como se descubrió el viento solar y como nos afecta y define los límites del Sistema Solar. En esta ocasión veremos como este fenómeno ocurre también en otras estrellas además del Sol y como podemos medirlo indirectamente.

   ¿Producen viento todas las estrellas?

   En principio si, pues todas ellas tienen mayor presión en su superficie que la que hay en el vacío circundante. Sin embargo, como veremos en la próxima entrega, la propia ecuación que describe el modelo de Parker, muestra otro factor muy importante presente en el sistema: la gravedad. El gradiente de presión que acelera el gas hacia el espacio, debe luchar contra la enorme fuerza de gravedad de la estrella que intenta retenerlo. El viento puede producirse solo si el gradiente de presión es mas fuerte que la gravedad, en caso contrario el gas simplemente no puede escapar y queda retenido.

   Esto significa que es muy probable que objetos muy densos como enanas blancas o estrellas de neutrones, cuya gravedad es inmensa no produzcan vientos. Al menos no los descritos por el modelo de Parker. Sin embargo existen otros mecanismos que pueden crear otros tipos de vientos mucho mas violentos y caóticos que los de Parker: las erupciones magnéticas.

   Se sabe que 1 de cada 10  estrellas de neutrones recién formadas producen los campos magnéticos mas poderosos jamás medidos (de manera indirecta) en el Universo,  decenas de  billones de veces mas intensos que el campo magnético terrestre. Se les conoce como magnetoestrellas  y están formadas principalmente por neutrones, pero poseen una corteza de plasma residual de la estrella que los originó. Recordemos que todas las estrellas de neutrones se forman como el resultado de la explosión de una estrella supergigante roja muy antigua, dejando como resto una estrella de neutrones con varias veces la masa del Sol acumulada en una esfera de unos 20 km de diámetro. Gracias a la fuertísima gravedad en la superficie de la magnetoestrella, este plasma residual adquiere unas densidades enormes, al punto que adquiere la consistencia de un sólido, formando una corteza que cubre la estrella, pero sin dejar de ser plasma. Estas estrellas giran a velocidades enormes, de varios cientos de revoluciones por segundo, con una exactitud inigualable. Al moverse a velocidades tan altas, las partículas del plasma de su corteza generan los fuertes campos magnéticos que las caracterizan, como una dinamo cósmica. Al girar los fuertes campos magnéticos crean tensión sobre la corteza, hasta el punto en que esta se rompe y parte de ella es expulsada al espacio a gran velocidad, produciendo vientos de partículas que se mueven a velocidades cercanas a la de la luz. Sin embargo, debido a la intensa gravedad y a los fuertes campos magnéticos, una gran parte de este material vuelve a caer nuevamente sobre la estrella. Al ser desacelerado, el plasma emite  su energía cinética disipada en forma de rayos gamma (y con forme pierden energía, progresivamente en rayos X y ultravioletas). Estos estallidos nuestros telescopios de rayos gamma los identifican con los que los astrónomos conocen como GRB (Estallidos de rayos gamma) y son las explosiones  mas energéticas y violentas registradas en el Universo, al punto de que a pesar de estar algunas de ellas en los límites del Universo observable, el enrojecimiento Doppler cosmológico no ha podido hacer que se corran hacia longitudes de onda mayores y menos energéticas que los rayos gamma.

Representación artística de una magnetoestrella, se puede ver como de las grietas de la corteza salen chorros de plasma que vuelven a caer en ella siguiendo los campos magnéticos y la gravedad. (tomado de http://chandra.harvard.edu)

   Los mecanismos magnéticos también son importantes en mayor o menor medida en otros tipos de estrellas. Sin embargo generalmente el del gradiente de presión suele ser el dominante.

   Otra forma de ver los efectos del viento estelar es en las nebulosas que contienen estrellas, en las que el gas y el polvo de la nube es arrastrado y perturbado por el viento que emanan las estrellas, creando todo tipo de formas exóticas. Los mejores ejemplos de esto los encontramos en las nebulosas en las que se forman nuevas estrellas. Las estrellas jóvenes son muy calientes y como veremos en la próxima entrega, la temperatura es un factor muy importante en la velocidad del viento, de manera que producen vientos muy fuertes que crean todo tipo de turbulencias como muestran las siguientes imágenes.

Nebulosa Carina. Las extrañas formas que adopta la nebulosa se deben a la acción de los fuertes vientos de las estrellas que se están formando en su interior. Se pueden apreciar claramente los chorros ("jets") procedentes de dos estas estrellas probablemente en etapa t-tauri. (foto: VLT, ESO)

Estrella en formación, se aprecia como los vientos procedentes de la nueva estrella (oculta por un disco de acreción oscuro visible en el centro de la región amarilla con forma de mariposa) crean enormes turbulencias en los gases circundantes. En realidad toda la escena está inmersa en la nebulosa, pero esta solo es apreciable en las partes que son iluminadas por la estrella. (foto: GTC, IAC)

   ¿Podemos medir estos vientos?

   Medir las características físicas del viento solar es relativamente fácil: basta con enviar una sonda al espacio un poco lejos de la Tierra y esta quedará inmersa en el mismo viento, midiéndolo directamente. Sin embargo con otras estrellas esto no es posible, de hecho es muy difícil poder hacerlo incluso indirectamente.

   Hay sin embargo ciertas estrellas que facilitan mucho la tarea, son las del tipo P-Cygni (lleva el nombre de la primera estrella de este tipo que fué descubierta). Estas son estrellas jóvenes, supergigantes azules muy calientes de tipo Be. Producen un viento tan intenso que una gran parte de su masa es expulsada al espacio y forma una auténtica envoltura esférica ("shell") que cubre toda la estrella. Gracias a la espectroscopía podemos ver un desplazamiento Doppler hacia el azul de las líneas de emisión en la parte de la envoltura que se dirige hacia nosotros, de esta forma podemos medir la velocidad del viento que produce, y se ha encontrado que se ajusta muy bien al modelo de Parker.

Envoltura ("shell") de la estrella P Cygni. La estrella en sí está oculta artificialmente por el disco en el centro para evitar que su brillo sature el detector y oculte la envoltura mucho mas débil. (HST, NASA, tomada de http://www.windows2universe.org/the_universe/Pcygni.html&lang=sp)

   Podemos ver pues, como el viento es un fenómeno muy común que de alguna u otra forma esta presente en casi todas las estrellas del Universo, y si tenemos en cuenta que son del orden de cientos de miles de millones  por galaxia y que hay miles de millones de galaxias en el Universo, se trata realmente de un fenómeno universal, que trasciende enormemente las razones prácticas que tenemos para estudiarlo en el caso del Sol.

   En la siguiente entrega y final, describiré en que consistió el trabajo que se presentó en la J.U.D.C  de 2011 en simulaciones informáticas sobre el modelo de Parker.