La Nebulosa del Homúnculo es una nebulosa de emisión y reflexión bipolar que rodea el sistema estelar masivo Eta Carinae , aproximadamente7.500 años luz (2.300 parsecs ) de la Tierra. La nebulosa está incrustada dentro de la mucho más grande Nebulosa Carina , una gran región H II de formación estelar . Del latín homunculus que significa Hombrecito , la nebulosa consiste en gas que fue expulsado de Eta Carinae durante la Gran Erupción, que ocurrió unos 7.500 años antes de que fuera observada en la Tierra, de 1838 a 1845. [3] También contiene polvo que absorbe gran parte de la luz del extremadamente luminoso sistema estelar central y la re-irradia como infrarrojo (IR). Es el objeto más brillante en el cielo en longitudes de onda de infrarrojo medio. [4]
Dentro del Homúnculo hay un Pequeño Homúnculo más pequeño , y dentro de este una capa de material de choque de los vientos estelares que ha sido llamado Bebé Homúnculo . [2]
En 1914, se informó que Eta Carinae tenía una compañera débil y también que no era estelar. [5] Las observaciones de 1944 y 1945 mostraron una nebulosidad algo alargada alrededor5 ″ de ancho y10″ de largo. Se midió que se expandía a un ritmo que era consistente con su origen en una explosión a mediados del siglo XIX. En ese momento, la forma de la nebulosa mostraba un bulto central con un solo bulto grande al noroeste y dos extensiones más pequeñas al sureste, que se describió como un Homúnculo . [6] Otras observaciones realizadas aproximadamente al mismo tiempo describieron una región central de color naranja intenso en una nebulosidad verde más grande y más tenue. Un artículo la describió como si se pareciera a una "barba de pala roja". [7]
El homúnculo consta de dos lóbulos, denominados noroeste (NO) y sureste (SE) según su orientación vista desde la Tierra. Cada uno mide aproximadamente7″ de ancho por5″ de largo. También hay una falda ecuatorial irregular de material que se puede ver débilmente en imágenes profundas en ciertas longitudes de onda. Los lóbulos son en su mayoría huecos y el material se concentra fuertemente hacia los polos. [2] [8]
La falda ecuatorial parece contener material de la misma edad y más joven que los lóbulos. Contiene una masa de material mucho menor que los lóbulos, brillando principalmente por la luz reflejada que se escapa más fácilmente en latitudes ecuatoriales. Hay menos polvo y poco hidrógeno molecular en comparación con los lóbulos. [9]
La nebulosa bipolar está inclinada de modo que el lóbulo noroeste está más alejado de la Tierra que el lóbulo sureste. Toda la nebulosa se está expandiendo de modo que el lóbulo sureste está desplazado hacia el azul y el lóbulo noroeste hacia el rojo, en relación con la fuente central. Los lóbulos contienen la mayor parte del material de la nebulosa del Homúnculo, en capas relativamente delgadas concentradas hacia los polos. Las capas constan de dos componentes, una región cálida interna y una capa exterior más masiva y fría. Las capas son lisas y delgadas, lo que sugiere que fueron expulsadas en tan solo cinco años, pero hay vetas de polvo más espeso detectables dentro de las capas. [9]
Cada lóbulo tiene un "agujero" polar, aunque no se sabe si se trata de un hueco real en la concha del lóbulo o simplemente de una hendidura profunda. Alrededor de cada agujero polar hay una "zanja". Las zanjas son visibles como semicírculos aproximados centrados en el eje de los lóbulos, pero pueden formar círculos completos. Hay otras hendiduras y protuberancias irregulares más pequeñas en los lóbulos, que son simétricas y tienen las mismas características en cada lóbulo. Estas incluyen protuberancias aplanadas a unos 10° de latitud, una en cada lóbulo (etiquetadas como "Protuberancias" en el modelo ilustrado), con otras protuberancias más pequeñas cerca de la falda ecuatorial. [8]
La masa de la nebulosa no se puede determinar directamente. Sin embargo, la cantidad de polvo se puede medir con bastante precisión y se pueden utilizar estimaciones de la relación gas-polvo para calcular la masa total. La masa total de polvo se calcula en 0,4 M ☉ , lo que lleva a estimar que hasta 40 M ☉ de gas están contenidos en el propio Homúnculo. Casi la misma cantidad de material se detecta dentro de los eyectos externos, que se formaron antes, pero en los últimos mil años. Los cálculos más antiguos habían producido estimaciones de consenso de 10-15 M ☉ [11]
Los primeros métodos de interferometría de moteado mostraron que la región central del homúnculo contiene cuatro fuentes puntuales, designadas originalmente como A1, A2, A3 y A4. [12] Los cuatro objetos de moteado fueron posteriormente denominados A, B, C y D. Estudios de mayor resolución mostraron que solo la fuente más brillante, A, era verdaderamente estelar, y las otras tres eran pequeñas condensaciones nebulares. Las tres manchas de Weigelt son visibles principalmente en la luz reflejada directamente por las estrellas Eta Carinae. Se cree que las manchas se encuentran cerca del plano ecuatorial del sistema estelar, pero su origen no está claro. Se ha medido su velocidad, pero, dentro de las incertidumbres, podrían haber sido emitidas en el estallido de 1890 o en un evento de 1941. La situación se complica aún más por la probable aceleración de su lento movimiento debido a los intensos vientos estelares. [13]
El espectro del Homúnculo es complejo y consta de componentes reflejados, térmicos y de emisión en longitudes de onda a lo largo del espectro electromagnético. La característica dominante es la radiación del cuerpo negro proveniente del polvo calentado por las estrellas en su interior. Sobre esta radiación se superpone algo de luz de las propias estrellas reflejada principalmente por las características densas dentro de la nebulosidad, que muestran fuertes líneas espectrales visibles y ultravioleta en la emisión. También hay líneas de emisión de gas ionizado donde choca con material de movimiento más lento o es excitado por la radiación electromagnética de alta energía de las estrellas. La emisión de ionización es similar a una nebulosa planetaria , pero a niveles más bajos de ionización debido a las temperaturas más bajas de las estrellas centrales. Las líneas más fuertes son [Fe ii ] y [N ii ], similares a las de los vientos estelares de las propias estrellas, pero con perfiles más estrechos. [9]
Las ondas de choque en el borde exterior de los eyectados se calientan a millones de kelvin y emiten radiación de rayos X. Los lóbulos del homúnculo emiten abundantes ondas de radio, incluidas las emisiones en la línea de 21 cm de hidrógeno.
El espectro reflejado de los lóbulos del homúnculo varía con la posición, debido a que la estrella central emite diferente radiación en diferentes latitudes de su superficie. Esta es la única estrella en la que se puede observar tal efecto. [9]
El homúnculo fue expulsado en una enorme explosión de Eta Carinae. La luz de este evento llegó a la Tierra en 1841, cuando Eta Carinae se convirtió brevemente en la segunda estrella más brillante del cielo, después de Sirio ; el gas y el polvo expulsados han oscurecido desde entonces gran parte de su luz. La explosión casi supernova produjo dos lóbulos polares y un disco ecuatorial grande pero delgado , todos ellos moviéndose hacia afuera a una velocidad de hasta 670 km/s (1.500.000 mph).
La Nebulosa del Homúnculo es una estructura prácticamente única, que se cree que es el resultado de su edad extremadamente joven. Esto significa que la forma y la estructura se deben casi en su totalidad a la erupción original, más que a la interacción con el material interestelar circundante. Las sugerencias de que la cintura entre los dos lóbulos se formó por "pellizco" de un material circundante denso han sido refutadas, y ahora se cree que las capas bipolares son causadas por eflujos polares concentrados de material, con la falda ecuatorial formada por la ruptura de material expulsado más rápido a través de las partes más delgadas de las capas. [8] La expulsión de material preferentemente a lo largo del eje de rotación de las estrellas, o de la órbita binaria, puede deberse a la rotación de Eta Carinae A, lo que resulta en una pérdida de masa más fuerte hacia los polos. [9]
El espesor de las capas bipolares sugiere que su eyección ocurrirá en un plazo de aproximadamente cinco años. [9] Se cree que las irregularidades en la estructura, por lo demás muy lisa, de las capas son resultado de interacciones entre los vientos de las dos estrellas centrales y de su movimiento orbital. [8]
El análisis de la expansión de la nebulosa ha proporcionado un tiempo para su formación en1847,1 ± 0,8 años . Esta fecha es incoherente con los picos de brillo y con las estimaciones del paso por el periastrón de la estrella secundaria. [14]
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Se supone que el Homúnculo y Eta Carinae están aproximadamente a la misma distancia que Trumpler 16 y la Nebulosa Carinae, pero las distancias a estos objetos no se conocen con mucha precisión. En cambio, la distancia de la Nebulosa del Homúnculo en sí se puede calcular utilizando mediciones de su expansión. La velocidad de ubicaciones particulares dentro de la delgada capa de los lóbulos del Homúnculo se puede medir utilizando el desplazamiento Doppler de las líneas espectrales en ese punto, suponiendo que los lóbulos son simétricos. Hay dos desplazamientos Doppler diferentes visibles en el espectro: uno para las líneas de emisión directa; y otro para las líneas reflejadas de Eta Carinae A. El desplazamiento Doppler de la línea directa da la velocidad de expansión del proyecto de la capa sobre la línea de visión. Suponiendo un origen en la Gran Erupción de Eta Carinae y una velocidad de expansión constante, esto da la distancia lineal de la capa desde la estrella central proyectada a lo largo de la línea de visión. La diferencia entre la velocidad del desplazamiento Doppler de la línea reflejada y la velocidad de la línea directa da la distancia de la capa desde la estrella central, asumiendo nuevamente una expansión a velocidad constante desde la Gran Erupción.
Las observaciones del espectro del homúnculo a una distancia angular determinada de la estrella central han demostrado la distancia lineal real de ese punto a la estrella central, que define la distancia. Los valores obtenidos con este método son de alrededor de2,3 kpc con un margen de error de alrededor100 piezas . [14] [9] [15]
Los mismos cálculos también devuelven la inclinación del eje del homúnculo con respecto a la línea de visión. Esta resulta ser de 41°, o 49° con respecto al plano del cielo, lo que significa que está ligeramente más "de frente" que "de lado". [9] [15]