Entrevistando a un astrónomo de "súper estrellas"

Segunda entrega de las entrevistas del Bestiario (ver primera acá). Hoy hablamos con el astrónomo Fabien Louvet, investigador postdoctoral francés de la Universidad de Chile especialista en estrellas masivas. Luego de haber obtenido su doctorado en Francia se trasladó a Chile para seguir estudiando estas "súper" estrellas con instrumentos tales como ALMA. Cuando no está sobre su bicicleta subiendo al Observatorio de Calán, se lo puede ver escalando colgado de una cuerda o trepando algún cerro de la cordillera. Hoy nos habla de su trayectoria, estrellas masivas, chorros de gas y polvo cósmico.


B: Eres físico / ingeniero / astrónomo: cuéntanos cómo fue tu trayectoria.


Fabien Louvet
FL: La verdad es que no he tenido una trayectoria rectilínea. Debo confesar que siempre me gustó la astronomía, desde las primeras clases de física en la secundaria. Además, la física y la matemática son disciplinas que me han procurado mucha satisfacción y que siempre he manejado con cierta facilidad. Sin embargo, quería ser piloto de avión... Como me interesaba el aspecto técnico, estudié en una escuela de ingeniería aeronáutica. Durante ese período, mi interés por la técnica disminuyó notablemente y resurgió mi pasión por la física y sus enigmas. Por suerte en mi escuela daban clases de aeronáutica, astrofísica y física estadística. En ese momento, decidí que quería ser astrofísico por lo que hice mi pasantía de fin de carrera con mi profesor de astrofísica (en el CEA), para luego seguir en investigación (tesis doctoral y postdoc).

B: ¿Cuál es la gran diferencia entre una estrella supermasiva y nuestro Sol?

FL: En realidad son varias. La más evidente: la masa, como su nombre lo indica. Pero también su rareza, su proceso de formación, sus capas, su muerte, su impacto a nivel galáctico y su relación con la vida. Quisiera detallar en particular el último aspecto. Todos los núcleos con más de 8 protones (un átomo está compuesto por protones y neutrones rodeados de electrones) han sido forjados dentro de una estrella masiva*. De hecho, mientras cruzan la denominada secuencia principal ("edad adulta" de una estrella) forjan los 18 elementos desde el flúor hasta el hierro en la tabla periódica. Cabe destacar que una estrella como nuestro Sol solamente es capaz de crear los 6 átomos entre el helio y el oxígeno. Cuando explota una supernova, o sea cuando muere una estrella masiva, todos los átomos más pesados que el hierro (por ej. el cobre, el or, la plata, el silicio, etc.) son creados. Si sólo hubiese estrellas como el Sol, los planetas telúricos estarían compuestos exclusivamente de carbono, litio y de boro... Esto sería verdaderamente problemático para la formación de moléculas complejas fundamentales para la vida. Por ejemplo, en el centro de cada molécula de hemoglobina hay un núcleo de hierro. Sin estas moléculas no se podría transportar el oxígeno por vía sanguínea en el cuerpo, lo que desencadenaría serias complicaciones de salud... Hay una expresión que dice que "somos polvo de estrellas", en realidad deberíamos precisar que somos polvo de estrellas masivas.

Hemoglobina (izquierda) con una molécula que contiene hierro (derecha)

B: ¿Podrían haber planetas (habitables) alrededor de estas estrellas (supermasivas)?

FL: Dada nuestra comprensión actual, nada lo impide. Las estrellas masivas son mucho más "luminosas" que la estrellas como el Sol. Por lo tanto la zona habitable** se encuentra más lejos (en el Sistema Solar es de alrededor 1 unidad astronómica = 150 millones de kms). Pero existen dos problemas:

- Por ahora se han observado muy pocos discos circumestelares alrededor de estrellas masivas en formación. Sin embargo, los discos parecen tener el mismo tamaño que los discos que se forman alrededor de las estrellas de tipo solar. Esto significa que la zona habitable en estos sistemas podría estar mucho más allá de los planetas más alejados de la estrella. Por ende, es probable que no haya planetas en la zona habitable de este tipo de estrellas masivas.

- El segundo problema tiene que ver con la esperanza de vida de las estrellas masivas. La vida habría surgido en la Tierra aproximadamente 1.5 mil millones de años después del nacimiento de nuestro Sol. Este tiempo fue suficiente para que se estabilizara el sistema planetario y que se formara la vida (por razones y mecanismos aún desconocidos). Una estrella masiva vive entre 60 y 100 millones de años. Parece muchísimo, pero si pensamos que los dinosaurios desaparecieron hace solamente 66 millones de años no parece tanto. Por eso no estoy seguro de que la vida tenga tiempo de desarrollarse alrededor de una estrella masiva - y, aunque apareciera, sería rápidamente destruída por un estallido de supernova.

B: Estudias los chorros o jets que provienen de estas estrellas, ¿qué es lo que los desencadena?

FL: Justamente por eso las estudio: no tenemos ni idea. Varios mecanismos físicos han sido propuestos sin embargo. Todos funcionan en teoría y atribuyen diferentes características a los jets. Lo que yo hago es estudiar mediante observaciones estas características "in situ" para ver qué tipo de modelo teórico produce los mejores resultados. Hasta ahora ningún modelo ha funcionado de manera perfecta: debemos mezclarlos para obtener restricciones más razonables. En la práctica, primero solemos abordar el aspecto teórico del problema, luego mezclamos los modelos entre sí para lograr una teoría más completa que finalmente comparamos con observaciones cada vez más precisas.

B: ¿Cómo haces para observar estos jets? ¿Qué puedes deducir?

FL: De manera simple, observo el gas que se escapa del sistema. Combinando varios tipos de señales se puede obtener información variada sobre estos chorros de gas: su posición, su velocidad, su temperatura, el campo magnético que los atraviesa, su composición, etc. Todos estos elementos nos dan información muy valiosa para estudiar las ecuaciones que describen los procesos físicos en estos jets. Una vez que tenemos una buena idea de los "ingredientes" físicos, podemos iniciar la comparación entre las observaciones y los modelos.  De este modo tratamos de resolver el enigma de estos chorros de gas.

B: ¿Cuál ha sido tu observación más espectacular? ¿Dónde era?


Observación de una estrella masiva
con un disco y un chorro de gas
Crédito: F. Louvet
FL: Me gustaría distinguir entre "espectacular" e "interesante".

La más espectacular fue probablemente una observación que hice hace poco. Se trata de la observación de una estrella en formación dentro de un disco circumestelar. Este sistema se encuentra a 520 años luz. La imagen que obtuve (a la derecha) está compuesta por 3 tipos de emisión: la emisión del disco, la emisión del jet a alta velocidad y la emisión de un chorro a baja velocidad. Lo que es impresionante es que las 3 emisiones están extremadamente bien yuxtapuestas, como si todo estuviera en orden.

Sin embargo, la más interesante fue una observación de una región mucho más extensa donde se forman numerosas estrellas masivas que se encuentra a 18.000 años luz. Se trata de un mapa de la molécula SiO (monóxido de silicio) que es generada por los chorros de las estrellas masivas. En 2012, en 2015 y 2016 observé esa región y descubrí una distribución anómala de esta molécula a distancias mayores de las que alcanzan los jets. Empezó entonces una verdadera aventura, teórica y observacional, al cabo de la cual llegamos a la conclusión de que la emisión de SiO se debía a choques a baja velocidad. Este fenómeno es un indicador de la caída de material sobre una nube molecular masiva***. En particular, el monóxido de silicio (SiO) permite descubrir las regiones que emiten jets (círculos rojos y azules en la imagen). La consecuencia de este fenómeno es que el colapso de nubes moleculares, la formación de "corazones" densos y la formación de estrellas ocurren de manera simultánea. Este es, a mi parecer, el resultado más lindo que he obtenido.


Observación de una zona de formación de estrellas masivas.
Crédito: F. Louvet

B: Si pudieses visitar un lugar cualquiera del Sistema Solar, ¿adónde irías?

FL: Me gustaría viajar a Marte para poder subir a la montaña más alta del Sistema Solar: el monte Olimpo que culmina a más de 21.000 metros sobre el nivel de la superficie marciana. Es un volcán cuya base tiene una extensión del tamaño de Francia aproximadamente, se trata verdaderamente de una súper montaña :-)


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* sin tomar en cuenta la nucleosíntesis primordial.
** rango de distancia con respecto a la estrella que permite la presencia de agua líquida en la superficie de los planetas.
*** región caracterizada por una alta tasa de formación estelar. En rigor también hay SiO en los chorros de estrellas menos masivas.

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