Un dúo de estrellas de baile

Estrellas

Pequeñas estrellas como nuestro Sol mueren con gran belleza, rodeadas por hermosos sudarios de gases multicolores que una vez fueron sus capas externas, dejando sólo sus núcleos de reliquias detrás como testimonio silencioso del Universo que alguna vez existieron. Nuestro Sol, al igual que otras pequeñas estrellas, primero se convertirá en un gigante rojo hinchado que se hinchará en tamaño hasta el punto espantoso de que sus llamas engullirán los planetas internos Mercurio, Venus y posiblemente la Tierra. Luego se marchitará en una pequeña y densa enana blanca, su núcleo anterior. En marzo de 2020, un equipo internacional, dirigido por astrónomos de la Universidad de Warwick (Reino Unido), informó que habían descubierto un extraño fenómeno que involucraba a un dúo de baile de cerca de estas estrellas muertas. Los científicos detectaron una estrella enana blanca masiva con una extraña atmósfera rica en carbono que realmente podría ser dos enanas blancas que se fusionaron mientras realizaban su extraña macabra danse en el espacio entre las estrellas, escapando por poco de una destrucción explosiva.

Los astrónomos vieron una inusual enana blanca ultra-masiva situada a unos 450 años luz de la Tierra con una composición atmosférica que nunca se había visto antes. Esta importante observación marcó la primera vez que un dúo de enanas blancas había descubierto un dúo de enanas blancas utilizando su composición atmosférica como una pista para resolver el misterio de su verdadera identidad.

El descubrimiento, publicado en el número del 2 de marzo de 2020 de la revista Nature Astronomy, podría arrojar nueva luz sobre la pregunta perdurable de cómo evolucionan las estrellas enanas blancas masivas, así como sobre el número de supernovas que habitan en nuestra galaxia de la Vía Láctea.

La enana blanca ultra-masiva, llamada WD J0551+4135, fue detectada en un estudio de datos derivados del telescopio Gaia de la Agencia Espacial Europea (ESA). Los astrónomos siguieron su descubrimiento con una espectroscopia obtenida utilizando el Telescopio William Herschel. Los científicos se centraron en esas enanas blancas identificadas como especialmente masivas, un logro que fue posible gracias a la misión Gaia. Al romper la luz emitida por la extraña estrella, los astrónomos fueron capaces de determinar la composición química de su atmósfera, y encontraron que contenía un nivel inusualmente alto de carbono.

El autor principal, el Dr. Mark Hollands, del Departamento de Física de la Universidad de Warwick, explicó en un comunicado de prensa de la Universidad de Warwick del 2 de marzo de 2020 que "Esta estrella se destacó como algo que nunca habíamos visto antes. Es posible que esperes ver una capa externa de hidrógeno, a veces mezclada con helio, o simplemente una mezcla de helio y carbono. Usted no espera ver esta combinación de hidrógeno y carbono al mismo tiempo que debe haber una gruesa capa de helio en el medio que prohíbe eso. Cuando lo miramos, no tenía sentido".

La mayoría de las enanas blancas son relativamente ligeras, con un peso de aproximadamente 0,6 veces la masa de nuestro Sol. Sin embargo, el WD J0551+4135 pesa una impresionante masa solar de 1,14 veces, lo que hace que sea casi el doble de la masa media de otras enanas blancas. A pesar de ser más masivo que nuestro Sol, se aprieta en una pequeña bola densa que es sólo dos tercios del diámetro de la Tierra.

Con el fin de resolver el misterio intrigante, los astrónomos-detectives decidieron descubrir los verdaderos orígenes de la estrella. La edad de WD J0551+4135 también les proporcionó una pista importante. Las estrellas más viejas orbitan nuestra galaxia de la Vía Láctea mucho más rápidamente que las más jóvenes, y esta extraña enana blanca se compró alrededor de nuestra galaxia más rápido que el 99% de las otras enanas blancas cercanas con la misma edad de enfriamiento. Esto significa que esta estrella muerta es mucho más vieja de lo que parece.

El Dr. Hollands continuó explicando en el comunicado de prensa de la Universidad de Warwick del 2 de marzo de 2020 que "tenemos una composición que no podemos explicar a través de la evolución estelar normal, una masa el doble del promedio de una enana blanca, y una edad cinemática mayor que la inferida del enfriamiento. Estamos bastante seguros de cómo una estrella forma una enana blanca y no debería hacer esto. La única manera de explicarlo es si se formó a través de una fusión de dos enanas blancas".

La muerte de una pequeña estrella similar al sol

Las enanas blancas son todo lo que queda de estrellas, como nuestro propio Sol, después de que hayan terminado de quemar todo su suministro necesario de combustible nuclear. En este punto fatal, la pequeña estrella moribunda ha arrojado sus capas gaseosas exteriores al espacio. El gran final de una pequeña estrella contrasta con la ruidosa y explosiva muerte de estrellas más masivas, que mueren en violentas y catastróficas explosiones de supernova. Pequeñas estrellas como nuestro Sol "ir suave en esa buena noche", y perecen con gran belleza y relativa paz. De hecho, sus encantadores sudarios gaseosos multicolores han inspirado a los astrónomos a referirse a ellos como las "mariposas del Universo", como homenaje a su belleza celestial.

Estrellas pequeñas solitarias como nuestro Sol perecen suavemente. Sin embargo, si hay otro actor estelar en el drama, se desarrollan complicaciones espantosas. Si una pequeña estrella reside en un sistema binario con otra estrella, inevitablemente ocurrirá una fiesta salvaje. Cuando el primero del dúo "muere", dejando atrás su denso núcleo enano blanco, el cadáver estelar bebiendo gravitacionalmente material de su estrella compañera aún viva y víctima. A medida que el vampiro-como enano continúa robando más y más material de su compañero desafortunado, por fin bebe suficiente material para alcanzar suficiente masa para "ir crítico". En este punto, la enana blanca paga por su crimen y explota, al igual que los grandes. Esta explosión se denomina supernova tipo Ia, y se diferencia de la supernova de tipo II de colapso central experimentada por estrellas más masivas.

La propuesta de que WD J0551+4135 es realmente un objeto que se formó como resultado de la fusión de un dúo de enanas blancas se basa en una teoría relacionada, pero no idéntica, de su formación. En este caso, a medida que una de las dos estrellas se expandió al final de su vida en un gigante rojo hinchado, envolvió su estrella compañera, dibujando su órbita cada vez más cerca a medida que la primera estrella se marchó en su etapa enana blanca. Una actuación encore entonces ocurrió cuando la otra estrella se convirtió en un gigante rojo hinchado. A lo largo del paso de miles de millones de años, la emisión de ondas gravitacionales rebasó aún más la órbita, hasta el punto de que el dúo estelar de vals se fusionó para formar un solo objeto.

Los bailarines y su baile

A pesar de que se ha predicho que se producen fusiones de enanas blancas, la que involucra al inusual WD J0551+4135 es más extraña de lo esperado. Esta es la mayor parte de las fusiones en nuestra Vía Láctea se producen entre estrellas que tienen diferentes masas, mientras que esta extraña fusión probablemente ocurrió entre un dúo de estrellas del tamaño similaly. También hay un límite con respecto a lo grande que es la leva enana blanca resultante. Esto se debe a que, si el cadáver estelar resultante pesa más de 1,4 veces las masas solares, "se volverá crítico" y se soplará a sí mismo en una explosión de supernova tipo Ia. Sin embargo, es posible que tales explosiones estelares fatales se puedan desencadenar en masas ligeramente más bajas, por lo que esta extraña enana blanca es especialmente útil porque demuestra lo masiva que una enana blanca puede llegar a ser y todavía "vivir" para contar la historia.

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