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Utilizando datos del GTC y del Telescopio Hubble, astrónomos del INAOE reportan descubrimiento de estrellas Wolf-Rayet en una galaxia cercana

Santa María Tonantzintla, Puebla, a 1 de junio de 2016. Utilizando datos del Gran Telescopio Canarias (GTC) y del Telescopio Espacial Hubble, astrónomos del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE) reportan el descubrimiento de 14 estrellas tipo Wolf-Rayet en Messier 81 (M81), una galaxia espiral localizada a doce millones de años luz de la Tierra.

            Estos resultados aparecen en el artículo "Wolf-Rayet stars in M81: Detection and Characterization using GTC/OSIRIS spectra and HST/ACS images", publicado en la prestigiada revista británica Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Esta investigación es liderada por el estudiante de doctorado del INAOE Mauricio Gómez González en colaboración con los doctores Divakara Mayya y Daniel Rosa González, investigadores del citado centro de investigación.

            Las estrellas Wolf-Rayet (WR) fueron descubiertas por los astrónomos franceses Charles Wolf y Georges Rayet en 1867 y fueron nombradas en su honor. "Estos objetos tienen desde 25 hasta 100 veces la masa del  Sol y viven poco tiempo antes de explotar como supernovas. Durante su evolución eyectan al ambiente nitrógeno, carbono y oxígeno, elementos que, en el caso de la Tierra, han sido vitales para la vida. Estudiar a las estrellas WR ayuda a entender la vida y evolución de las estrellas masivas y su impacto en el ambiente interestelar", comentan en entrevista los autores.

             Las estrellas Wolf-Rayet son raras en el Universo y no son fácilmente detectables. De hecho, ésta es la primera ocasión en que se reporta su detección en M81. "Mostramos que con la combinación del GTC y del Telescopio Espacial Hubble podemos detectar estrellas individuales a distancias de doce millones de años luz", subraya el Dr. Mayya.

            A su vez, el Dr. Rosa informa: "Se trata de una investigación en la que utilizamos datos del GTC obtenidos con el tiempo mexicano, ya que México es socio del telescopio en un cinco por ciento. Es la primera vez que se estudian estas estrellas en esta galaxia utilizando el telescopio óptico más grande del mundo, el GTC, y con el instrumento OSIRIS en el modo multi-objeto. Somos de los primeros que usamos este modo de observación. Usamos también imágenes del Telescopio Espacial Hubble".

            Mauricio Gómez explica: "Las estrellas Wolf-Rayet representan la última etapa de la evolución de las estrellas más masivas, tienen importantes pérdidas de masa y fuertes vientos. Alrededor de todas ellas hay burbujas con tamaños de 300 a 450 años luz que pueden influir en la dinámica y evolución química de las galaxias en donde se forman, ya que enriquecen el medio interestelar añadiendo nuevos elementos químicos como carbono, nitrógeno y oxígeno. Las estrellas Wolf-Rayet viven poco, sólo cuatro o cinco millones de años, y explotan como supernovas al final de su vida. Son raras en el Universo: hay una estrella de este tipo entre miles de estrellas como el Sol. Encontrarlas de manera individual en otras galaxias es difícil y, como viven poco, la probabilidad de detectarlas es muy baja. Su mera detección ya nos indica la presencia de formación estelar masiva en el pasado reciente de la galaxia".

            Por su parte, el Dr. Mayya añade que desde 2010 empezaron a obtener con el GTC datos espectroscópicos de más de 200 cúmulos estelares para medir o determinar sus edades. "Estas estrellas Wolf-Rayet ocupaban el centro de algunos de los cúmulos, fueron descubiertas por casualidad, no sabíamos de antemano qué cúmulos podían albergar estrellas Wolf-Rayet. Cuando analizamos los espectros nos dimos fácilmente cuenta que algunos de ellos correspondían a estrellas Wolf Rayet. Dada su rareza y su importancia para entender la evolución estelar, nos dedicamos a caracterizar sus propiedades, dejando a un lado, por el momento, aquellos cúmulos donde no identificamos estas estrellas. La mayoría de las 14 estrellas descubiertas se encuentran  en la fase de eyección de nitrógeno, mientras que otras están en la fase de expulsión de vientos de carbono. Determinamos que los vientos están escapando de la estrella con velocidades mayores a mil kilómetros por segundo. El descubrimiento de estas estrellas indica que los cúmulos que las albergan tienen una edad entre cuatro y cinco millones de años".

          El Dr. Mayya apunta: "Estas observaciones fueron obtenidas en el modo de servicio. Los técnicos del GTC lo operan siguiendo las instrucciones precisas, desde México, de cómo y qué observar. Para obtener estos datos tuvimos que preparar el proceso de solicitar tiempo, en un primer momento hay que presentar el caso científico, y en la segunda fase dar detalles de cómo y dónde se van a colocar las rendijas del espectrógrafo. Teníamos doce horas de observaciones aprobadas distribuidas en doce noches a lo largo de tres años. Faltan muchos datos aún por analizar".

            Finalmente, añade que con la publicación del artículo, también se estrena oficialmente el software GTCMOS que él mismo desarrolló para analizar los datos del modo multi-objeto de OSIRIS. El software está disponible de manera gratuita para cualquier usuario interesado. 

Daniel Rosa, Mauricio Gómez y Divakara Mayya. Foto: archivo INAOE.