- Un equipo internacional dirigido por la Universidad de Warwick hace un raro avistamiento de un sistema estelar binario que se dirige a convertirse en una supernova.
- El destino del sistema estelar se identificó a partir de 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 usar como ‘velas estándar’ para medir la expansión del universo.
Astrónomos han hecho el raro avistamiento de dos estrellas en espiral dirigirse hacia su perdición al detectar los signos reveladores de una estrella en forma de lágrima.
La forma trágica es causada por una enana blanca masiva cercana que distorsiona la estrella con su intensa gravedad, que también será el catalizador de una eventual supernova que 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 que se han descubierto y que algún día verá una estrella enana blanca reavivar su núcleo.
Una nueva investigación publicada por el equipo hoy (12 de julio) en Nature Astronomy 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 qué tan rápido se está expandiendo el universo.
Esta investigación recibió 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 se encuentra aproximadamente a 1 500 años luz de distancia y comprende una estrella subenana caliente y una estrella enana blanca que orbitan estrechamente entre sí a una velocidad de alrededor de 100 minutos. Las enanas blancas son estrellas “muertas” que han quemado todo su combustible y colapsado sobre sí mismas, haciéndolas pequeñas pero extremadamente densas.
Generalmente 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, en el que 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 lo vemos suceder en otras partes del universo”.
“Una forma es si la enana blanca acumula suficiente masa de la subenana caliente, de modo que mientras 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 hasta fusionarse. Una vez que la enana blanca gane suficiente masa con cualquiera de los métodos, se convertirá en 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 está siendo distorsionada en forma de lágrima por un objeto masivo cercano. Usando medidas 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 nuestro Sol, pero solo un poco más pequeña 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. Como las dos estrellas ya están lo suficientemente cerca como para comenzar a acercarse en espiral, la enana blanca inevitablemente se convertirá en supernova en unos 70 millones de años. Los modelos teóricos producidos específicamente para este estudio predicen que la subenana caliente se contraerá para convertirse también en una estrella enana blanca antes de fusionarse con su compañera.
Las supernovas de tipo Ia son importantes para la cosmología como “velas estándar”. Su brillo es constante y de un tipo específico de luz, lo que significa que los astrónomos pueden comparar qué luminosidad deberían tener con lo que observamos en la Tierra y, a partir de eso, calcular qué tan distantes están con un buen grado de precisión. Al observar supernovas en galaxias distantes, los astrónomos combinan lo que saben sobre la rapidez con la que 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 hay una discrepancia entre lo que obtenemos de este tipo de vela estándar y lo que obtenemos a través de otros métodos”.
“Cuanto más comprendamos cómo se forman las supernovas, mejor podremos entender si esta discrepancia que estamos viendo se debe a una nueva física que desconocemos y no tenemos en cuenta, o simplemente porque estamos subestimando las incertidumbres en esas distancias”.
“Hay otra discrepancia entre la tasa estimada y observada de supernovas galácticas y el número de progenitores que vemos. Podemos estimar cuántas supernovas habrá en nuestra galaxia observando muchas galaxias, o mediante 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 hacer una estimación de lo que pueden aportar una subenana caliente y una enana blanca. Todavía no parece ser mucho, ninguno de los canales que observamos parece ser suficiente”.
‘A hot subdwarf–white dwarf super-Chandrasekhar candidate supernova Ia progenitor’ será publicado en Nature Astronomy, DOI: 10.1038/s41550-021-01413-0 Link: https://www.nature.com/articles/s41550-021-01413-0
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