Hallan una misteriosa estructura de hierro en una nebulosa que surgió tras la muerte de una estrella

La Nebulosa del Anillo, a unos 2.300 años luz de la Tierra, ocultaba hasta ahora una estructura fundamental en su interior. Lejos de la forma de círculo vacío que sugiere su nombre, observaciones recientes detectaron una insólita “barra” de gas que atraviesa su centro, compuesta exclusivamente por hierro altamente ionizado (átomos que perdieron gran parte de sus electrones debido a la extrema energía del entorno). Este descubrimiento revela una arquitectura interna mucho más compleja de lo que se creía y obliga a los astrónomos a replantearse cómo se distribuye la materia cuando muere una estrella similar al Sol.

El hallazgo fue posible gracias al estreno del instrumento WEAVE (WHT Enhanced Area Velocity Explorer), instalado en el Telescopio William Herschel en La Palma, España, capaz de examinar la luz de la nebulosa con una resolución sin precedentes. Un equipo internacional liderado por el astrónomo Roger Wesson publicó estos resultados en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Detallaron cómo lograron identificar la débil firma del hierro que había pasado desapercibida en décadas de estudios anteriores.

Un componente de hierro inesperado en el corazón de la nebulosa

Como toda nebulosa planetaria, este objeto es el remanente de una estrella de masa intermedia (similar al Sol) que, en sus etapas finales, expulsó sus capas externas al espacio a través de intensos vientos estelares. Si bien se sabe que la mayor parte del gas proviene de esta fase, la formación específica de la barra de hierro es un misterio que desafía el conocimiento actual.

Gracias a la capacidad única del instrumento WEAVE para capturar la imagen completa de la nebulosa de una sola vez, el equipo logró identificar la delgada barra de átomos de hierro que cruza la estrella central, extendiéndose a lo largo del eje principal del objeto. Según los autores, el hallazgo de esta estructura, que había pasado desapercibida hasta ahora, obliga a repensar cómo funciona la nebulosa y qué procesos físicos dominaron la pérdida de masa del astro original antes de morir.

Para que el hierro alcance el estado en el que fue observado, se requieren condiciones extremas con fotones muy energéticos, pero lo curioso es que otros elementos químicos expuestos a esa misma radiación no forman una estructura similar, lo que hace que este rasgo sea único. Además, el estudio descarta las explicaciones habituales: la barra no parece ser un chorro de materia expulsada a gran velocidad ni el resultado de ondas de choque violentas, lo que añade una capa de misterio a su origen.

Los cálculos indican que la masa total de hierro en esta barra equivale apenas al 14% de la masa de la Tierra; al haber unas 250 veces menos hierro del que se esperaría encontrar en comparación con el Sol, los científicos creen que el material “faltante” permanece atrapado formando granos de polvo, un remanente del viento estelar que sopló hace miles de años.

El equipo utilizó el modo Large Integral Field Unit (LIFU) de WEAVE, un espectrógrafo recientemente instalado en el telescopio William Herschel. Este instrumento emplea cientos de fibras ópticas para capturar espectros a lo largo de toda la nebulosa, lo que permite reconstruir imágenes en cualquier longitud de onda y analizar la composición química con precisión.

Para obtener estos resultados, el equipo aprovechó la fase de pruebas del instrumento entre mayo y junio de 2023 y capturó tanto el brillante corazón de la nebulosa como parte de su tenue halo exterior. A través de algoritmos de ajuste automático, identificaron los espectros y determinaron las condiciones físicas de la barra: allí la temperatura ronda los 11.027 °C y la densidad es de 460 electrones por centímetro cúbico.

Ante la falta de datos de referencia para calibrar el nuevo equipo, los científicos aplicaron una solución ingeniosa y emplearon la propia estrella central, una enana blanca extremadamente caliente, como guía para ajustar la precisión de las mediciones.

La confirmación visual llegó tras comparar los mapas de emisión del hierro con las imágenes del Telescopio Espacial James Webb. Este análisis cruzado evidenció que la barra coincide con regiones oscuras donde predominan el polvo y las moléculas de hidrógeno, prueba que ratifica la existencia de esta estructura oculta. La coincidencia resulta clave: los astrónomos sospechan que en esa zona el polvo se destruye y libera al espacio los átomos de hierro que hasta ese momento mantenía atrapados.

Nuevos escenarios sobre la evolución de nebulosas planetarias

Aunque el hallazgo es contundente, los investigadores admiten que la formación de esta barra de hierro es un misterio. Según el estudio, no existen rastros de las violentas ondas de choque ni del gas extremadamente caliente que, en teoría, serían necesarios para explicar cómo se vaporizó el polvo y se liberó tal cantidad de metal en esa zona. En palabras del equipo, determinar exactamente dónde se ubica la barra y cómo se creó son “nuevos rompecabezas a resolver” para la astronomía.

El artículo plantea que esta estructura podría ser la huella de un episodio inusual durante la expulsión de material por parte de la estrella original, o bien el resultado de la destrucción de granos de polvo por mecanismos que aún no son comprendidos del todo. Para esclarecer el origen y la naturaleza de la barra, los autores destacan la necesidad de realizar nuevas observaciones con mayor resolución.