Una rara nebulosa de doble lóbulo parece una ‘jarra’ cósmica desbordante

La nebulosa resplandeciente IC 2220, apodada la nebulosa Toby Jug debido a su parecido con un recipiente para beber inglés antiguo, es un hallazgo astronómico raro. Esta nebulosa de reflexión, ubicada a unos 1.200 años luz hacia la constelación de Carina (la quilla), es una nube de gas y polvo de dos lóbulos, o bipolar, creada e iluminada por la estrella gigante roja en su centro.

Esta fase del final de la vida de las estrellas gigantes rojas es relativamente breve, y las estructuras celestes que se forman a su alrededor son raras, lo que convierte a la Nebulosa Toby Jug en un excelente caso de estudio en la evolución estelar.

Esta imagen, capturada por el Gemini South Telescope, la mitad del Observatorio Internacional Gemini, operado por NOIRLab de NSF, muestra la hermosa estructura casi simétrica de doble bucle de la Nebulosa Toby Jug y su brillante núcleo estelar. Estas características son exclusivas de las gigantes rojas en transición de estrellas envejecidas a nebulosas planetarias y, por lo tanto, ofrecen a los astrónomos información valiosa sobre la evolución de las estrellas de masa baja a intermedia que se acercan al final de sus vidas, así como las estructuras cósmicas que contienen.

En el corazón de la nebulosa Toby Jug se encuentra su antepasado, la estrella gigante roja HR3126. Las gigantes rojas se forman cuando una estrella quema el suministro de hidrógeno en su núcleo. Sin la fuerza exterior de fusión, la estrella comienza a contraerse. Esto aumenta la temperatura central y luego hace que la estrella se hinche hasta 400 veces su tamaño original.

Aunque HR3126 es considerablemente más joven que nuestro sol, solo tiene 50 millones de años en comparación con los 4.600 millones de años del sol, su masa es cinco veces mayor. Esto permitió que la estrella quemara su suministro de hidrógeno y se convirtiera en una gigante roja mucho más rápido que el sol.

A medida que HR 3126 se hinchó, su atmósfera se expandió y comenzó a desprenderse de sus capas exteriores. El material estelar expulsado fluyó hacia el área circundante, formando una hermosa estructura de gas y polvo que reflejaba la luz de la estrella central. Estudios detallados de la nebulosa Toby Jug en luz infrarroja han revelado que el dióxido de silicio (sílice) es el compuesto que más probablemente refleja la luz de HR3126.

Los astrónomos teorizan que las estructuras bipolares similares a las observadas en la Nebulosa Toby Jug son el resultado de interacciones entre la gigante roja central y una estrella binaria compañera. Sin embargo, las observaciones anteriores no encontraron tal compañero para HR3126. En cambio, los astrónomos observaron un disco de material extremadamente compacto alrededor de la estrella central. Este descubrimiento sugiere que un antiguo compañero binario pudo haber sido triturado dentro del disco, lo que pudo haber desencadenado la formación de la nebulosa circundante.

En unos cinco mil millones de años, cuando nuestro sol haya agotado su suministro de hidrógeno, también se convertirá en una gigante roja y eventualmente se convertirá en una nebulosa planetaria. En un futuro muy lejano, todo lo que quede de nuestro sistema solar será una nebulosa tan vibrante como la nebulosa Toby Jug con el sol enfriándose lentamente en su centro.

La imagen fue procesada por el equipo de Comunicación, Educación y Compromiso de NOIRLab como parte del programa Legacy Imaging de NOIRLab. Las observaciones se realizaron con Gemini Sud en Cerro Pachón en Chile utilizando uno de los espectrógrafos duales multiobjeto (GMOS) de Gemini. Aunque los espectrógrafos están diseñados para dividir la luz en diferentes longitudes de onda con fines de estudio, los espectrógrafos GMOS también tienen poderosas capacidades de generación de imágenes, como lo demuestra esta vista excepcional de la Nebulosa Toby Jug.