Las nebulosas planetarias

Las nebulosas planetarias están constituidas por una estrella central muy caliente que, durante su evolución, ha expulsado la mayor parte de sus capas externas, que se han dispersado en el espacio. Eventualmente, este material será ionizado por la propia estrella, haciéndolo brillar y produciendo espectaculares morfologías que van desde las más sencillas formas esféricas o de anillo hasta formas bipolares, multipolares o hasta irregulares.
En algunos casos se encuentra (o se sospecha) que la nebulosa planetaria alberga en su centro un sistema binario, en el que una estrella orbita en torno a la estrella central. Y es justo aquí donde, a la lista inicial de formas extravagantes, se añade una morfología hipnótica, la espiral de Arquímedes, la curva generada por la combinación de dos movimientos uniformes simultáneos, uno rectilíneo y otro rotacional. Una de las fuentes más notorias en la que se observa este tipo de estructuras es la estrella LL Pegasi, una posible prenebulosa planetaria también conocida como AFGL 3068. 

AFGL 3068

A la fuente AFGL 3068 se la cataloga como una estrella de carbono extrema, lo que significa que es una estrella gigante roja con exceso de carbono en su atmósfera. Esto hace que, al combinarse el carbono con el oxígeno de su atmósfera, se forme monóxido de carbono (CO) hasta que se consume todo el oxígeno de la atmósfera de la estrella, permitiéndose así la formación de más compuestos de carbono, lo que da una apariencia turbia y opaca a su atmósfera. Para estudiarla es preciso usar instrumentos fuera del rango óptico que sean capaces de atravesar este material. Así, fueron observaciones en el rango infrarrojo realizadas con el telescopio Keck II en la isla de Hawái las que revelaron la naturaleza binaria de AFGL 3068. El sistema estaría compuesto por una estrella roja de carbono con grandes pérdidas de masa y una componente más azul separadas por una distancia de unas 109 unidades astronómicas  (UA) en una órbita que completan cada 800 años aproximadamente (asumiendo que AFGL 3068 se encuentra a una distancia de 3400 años luz). 
La gran cantidad de moléculas ricas en carbono en la atmósfera de AFGL 3068 y en el material que expulsa provocan que esta fuente emita profusamente en longitudes de onda milimétricas, haciéndola ideal para observaciones con ALMA, el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array. Dichas observaciones, junto a las del Telescopio Espacial Hubble, confirman que la estructura en forma de espiral de Arquímedes se extiende desde apenas 0.05 hasta 0.35 años luz de la estrella. El material se expande con una velocidad de 14 kilómetros por segundo, por lo que el espaciado entre cada vuelta de la espiral ocurre aproximadamente cada ochocientos años. 

Curiosamente, el espaciado entre vueltas de la espiral es muy similar al tiempo que le toma al sistema binario completar una órbita, lo que ha incitado la teoría más aceptada para este tipo de estructuras. La estrella central eyectaría material de manera continua cuya expansión sería modulada por el de la compañera en su movimiento orbital, sumando a la velocidad radial del viento estelar una componente rotacional que generaría la forma espiral. Desde el descubrimiento de esta estructura en AFGL 3068, hace ya unos quince años, se ha podido observar este fenómeno en otros objetos, siendo los casos de CW Leonis, R Sculptoris y U Antliae los más interesantes. Todos ellos eventualmente culminarán su evolución como una nebulosa planetaria, y entonces la acción combinada de vientos estelares rápidos y procesos de ionización destruirán estas espirales para formar los arcos observados en torno a una fracción notoria de nebulosas planetarias, como el caso de NGC 6543, el Ojo del Gato (imagen derecha). 
Las formas espirales más conocidas en los cielos son las de las galaxias espirales, sistemas compuestos por miles de millones de estrellas, gas y polvo, con tamaños promedios de 100.000 años luz. A diferencia de las espirales en un sistema binario, los brazos espirales de una galaxia son en realidad ondas de densidad (mantenidas por efectos gravitacionales) que se propagan en sus discos, arremolinando estrellas, gas y polvo en brazos en torno a sus abultados núcleos. Las diferencias entre ambos objetos son enormes, pero también lo es el atractivo visual de estos torbellinos celestiales.