Los astrónomos avistamientos raros de una estrella en forma de lágrima

• El equipo internacional liderado por la Universidad de Warwick hace un raro avistamiento de un sistema estelar binario que se dirige hacia una supernova.
• El destino del sistema estelar ha sido identificado por sus inusuales variaciones de luz, una señal de que una estrella ha sido distorsionada en forma de lágrima por una enorme compañera enana blanca.
• Las supernovas de tales sistemas estelares se pueden utilizar como «velas estándar» para medir la expansión del universo.

Los astrónomos han hecho el raro avistamiento de dos estrellas en espiral hacia su destino al detectar los signos reveladores de una estrella en forma de lágrima.

La forma trágica es causada por una enorme enana blanca cercana que distorsiona la estrella con su intensa gravedad, que también será el catalizador de una eventual supernova que los consumirá a ambos. Encontrado por un equipo internacional de astrónomos y astrofísicos dirigido por la Universidad de Warwick, es uno de los pocos sistemas estelares descubiertos que algún día verá a una enana blanca reavivar su núcleo.

Nueva investigación publicada por el equipo el 12 de julio de 2021, en Astronomía de la naturaleza confirma que las dos estrellas se encuentran en las primeras etapas de una espiral que probablemente terminará en una supernova de tipo Ia, un tipo que ayuda a los astrónomos a determinar la tasa de expansión del universo.

Esta investigación ha recibido financiación de la Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, Fundación de Investigación Alemana) y el Consejo de Instalaciones de Ciencia y Tecnología, parte de Investigación e Innovación del Reino Unido.

HD265435 está aproximadamente a 1.500 años luz de distancia e incluye una estrella subenana caliente y una estrella enana blanca que orbitan entre sí a una velocidad de aproximadamente 100 minutos. Las enanas blancas son estrellas «muertas» que han gastado todo su combustible y se han derrumbado sobre sí mismas, haciéndolas pequeñas pero extremadamente densas.

En general, se cree que una supernova de tipo Ia ocurre cuando el núcleo de una estrella enana blanca se vuelve a encender, lo que lleva a una explosión termonuclear. Hay dos escenarios en los que esto puede suceder. En el primero, la enana blanca gana suficiente masa para alcanzar 1,4 veces la masa de nuestro Sol, conocido como límite de Chandrasekhar. HD265435 encaja en el segundo escenario, donde la masa total de un sistema estelar cercano de múltiples estrellas está cerca o por encima de este límite. Solo se han descubierto un puñado de otros sistemas estelares que alcanzarán este umbral y darán como resultado una supernova de Tipo Ia.

La autora principal, la Dra. Ingrid Pelisoli, del Departamento de Física de la Universidad de Warwick, y anteriormente afiliada a la Universidad de Potsdam, explica: “No sabemos exactamente cómo explotan estas supernovas, pero sabemos que tiene que suceder porque vemos está sucediendo en otras partes del universo.

“Una forma es si la enana blanca acumula suficiente masa a partir de la subenana caliente, de modo que las dos orbitan entre sí y se acercan, la materia comenzará a escapar de la subenana caliente y caerá sobre la enana blanca. Otra forma es que, debido a que están perdiendo energía debido a las emisiones de ondas gravitacionales, se acercarán y se fusionarán. Una vez que la enana blanca haya ganado suficiente masa con ambos métodos, se convertirá en una supernova ”.

Usando datos del Satélite de Estudio de Exoplanetas en Tránsito (TESS) de la NASA, el equipo pudo observar la subenana caliente, pero no la enana blanca, ya que la subenana caliente es mucho más brillante. Sin embargo, ese brillo varía con el tiempo, lo que sugiere que la estrella fue distorsionada en forma de lágrima por un objeto masivo cercano. Usando mediciones de velocidad radial y velocidad de rotación del Observatorio Palomar y el Observatorio WM Keck, y modelando el efecto del objeto masivo en la subenana caliente, los astrónomos pudieron confirmar que la enana blanca oculta es tan pesada como la nuestra. Sol, pero sólo un poco más pequeño que el radio de la Tierra.

Combinado con la masa de la subenana caliente, que es un poco más de 0,6 veces la masa de nuestro Sol, ambas estrellas tienen la masa necesaria para causar una supernova de Tipo Ia. Dado que las dos estrellas ya están lo suficientemente cerca como para comenzar a acercarse en espiral, la enana blanca se convertirá inevitablemente en una supernova en unos 70 millones de años. Los modelos teóricos producidos específicamente para este estudio predicen que la subenana caliente se contraerá para convertirse en una enana blanca antes de fusionarse con su pareja.

Las supernovas de tipo Ia son tan importantes para la cosmología como las «velas estándar». Su brillo es constante y de un tipo específico de luz, lo que significa que los astrónomos pueden comparar qué brillo deberían tener con lo que observamos en la Tierra, y a partir de eso calcular qué tan lejos están con un buen grado de precisión. Al observar supernovas en galaxias distantes, los astrónomos combinan lo que saben sobre qué tan rápido se mueve esta galaxia con nuestra distancia de la supernova y calculan la expansión del universo.

El Dr. Pelisoli agrega: “Cuanto más comprendamos cómo funcionan las supernovas, mejor podremos calibrar nuestras velas estándar. Esto es muy importante en este momento porque existe una discrepancia entre lo que obtenemos de este tipo de vela estándar y lo que obtenemos de otros métodos.

“Cuanto más entendemos cómo se forman las supernovas, mejor entendemos si esta discrepancia que estamos viendo se debe a una nueva física de la que no somos conscientes y no tenemos en cuenta, o simplemente porque estamos subestimando las incertidumbres en esas distancias. .

“Existe otra discrepancia entre la tasa de supernova galáctica estimada y observada y el número de progenitores que vemos. Podemos estimar cuántas supernovas habrá en nuestra galaxia observando muchas galaxias, o por lo que sabemos de la evolución estelar, y este número es consistente. Pero si buscamos objetos que puedan convertirse en supernovas, no tenemos suficiente. Este descubrimiento fue muy útil para estimar la contribución de una subenana caliente y una enana blanca binaria. No parece haber mucho todavía, ninguno de los canales que hemos visto parece ser suficiente «.

Referencia: «Un progenitor de supernova Ia candidata a supernova de subnana blanca caliente super-Chandrasekhar» por Ingrid Pelisoli, P. Neunteufel, S. Geier, T. Kupfer, U. Heber, A. Irrgang, D. Schneider, A. Bastian, J Van Roestel, V. Schaffenroth y BN Barlow, 12 de julio de 2021, Astronomía de la naturaleza.
DOI: 10.1038 / s41550-021-01413-0