¿Por qué esta extraña estrella metálica sale disparada de la Vía Láctea?

Ilustración que muestra un par de enanas blancas en órbita alrededor de la otra con un disco de acreción. Esto ilustra lo que sucede cuando una estrella comienza a desviar material de su pareja. Las estrellas enanas blancas son similares en tamaño a la Tierra pero son 200.000 veces más densas. ZTF es ideal para detectar sistemas estelares binarios como este.
Crédito: Calthec, Zwicki Transient Facilitie (ZTF).

Los astrónomos de BU analizaron datos de luz de un fragmento de metralla de supernova, una estrella llamada LP 40−365, para obtener pistas sobre su procedencia.

A unos 2.000 años luz de distancia de la Tierra, hay una estrella lanzada hacia el borde de la Vía Láctea. Esta estrella en particular, conocida como LP 40−365, pertenece a una clase única de estrellas de rápido movimiento. Se trata de restos de estrellas enanas blancas masivas, que han sobrevivido en trozos después de una gigantesca explosión estelar. 

“Esta estrella se mueve tan rápido que es casi seguro que abandona la galaxia … [se] mueve a casi dos millones de millas por hora”, dice JJ Hermes. Él es Profesor Asistente de Astronomía de la Facultad de Artes y Ciencias de la Universidad de Boston. Pero, ¿por qué este objeto volador sale rápidamente de la Vía Láctea? Porque es un trozo de metralla de una explosión pasada, un evento cósmico conocido como supernova, que todavía se está impulsando hacia adelante. 

«Haber pasado por una detonación parcial y aún sobrevivir es muy interesante y único. Recién en los últimos años hemos empezado a pensar que este tipo de estrella podría existir», dice Odelia Putterman. Ella una exalumna de BU que ha trabajado en el laboratorio de Hermes.

En un nuevo artículo publicado en The Astrophysical Journal Letters, Hermes y Putterman descubren nuevas observaciones sobre esta «metralla de estrella» sobrante. Esto da una idea de otras estrellas con pasados ​​catastróficos similares. 

Utilizando datos de Hubble y Tess. Descubriendo la tasa de rotación además de la expulsión.

Putterman y Hermes analizaron datos del Telescopio Espacial Hubble de la NASA y del Satélite de Estudio de Exoplanetas en Tránsito (TESS). Este último examina el cielo y recopila información sobre la luz de las estrellas cercanas y lejanas. Observando varios tipos de datos de luz de ambos telescopios, los investigadores y colaboradores descubrieron que LP 40−365 está siendo arrojada fuera de la galaxia. Pero además, según los patrones de brillo de los datos, también está girando al salir.

“Básicamente, la estrella está siendo lanzada como con una honda por la explosión, y estamos [observando] su rotación al salir”, dice Putterman. Ella es la segunda autora del artículo. 

«Profundizamos un poco más para averiguar por qué esa estrella [repetidamente] se estaba volviendo más brillante y más débil. La explicación más simple es que estamos viendo algo en [su] superficie girar hacia adentro y hacia afuera de la vista cada nueve horas». Esto sugiere una tasa de rotación, dice Hermes. Todas las estrellas giran, incluso nuestro Sol gira lentamente sobre su eje cada 27 días. Pero para un fragmento de estrella que ha sobrevivido a una supernova, nueve horas se considera relativamente lento. 

Supernovas y el origen de LP 40-365.

Las supernovas ocurren cuando una enana blanca se vuelve demasiado masiva para sostenerse a sí misma, lo que finalmente desencadena una detonación cósmica de energía. 

La velocidad de rotación de una estrella como LP 40−365 después de una supernova puede dar pistas sobre el sistema de dos estrellas del que proviene. Es común en el universo que las estrellas vengan en pares cercanos, incluidas las enanas blancas. Estas son estrellas muy densas, que se forman hacia el final de la vida de una estrella. Si una enana blanca le da demasiada masa a la otra, la estrella que recibe masa puede autodestruirse, lo que resulta en una supernova. Las supernovas son comunes en la galaxia y pueden suceder de muchas formas diferentes, según los investigadores. Pero por lo general son muy difíciles de ver. Esto hace que sea difícil saber qué estrella hizo la implosión y qué estrella arrojó demasiada masa sobre su pareja estelar. 

Según la velocidad de rotación relativamente lenta de LP 40−365, Hermes y Putterman se sienten más seguros de que es la metralla de la estrella que se autodestruyó. Eso fue después de haber sido alimentada con demasiada masa por su compañera, cuando estuvieron orbitando entre sí a alta velocidad. Debido a que las estrellas se orbitaban entre sí con tanta rapidez y proximidad, la explosión arrojó como con una honda a ambas estrellas. Entonces ahora solo vemos a LP 40–365.

“Este [documento] agrega una capa más de conocimiento sobre el papel que jugaron estas estrellas cuando ocurrió la supernova. Además lo que puede suceder después de la explosión,» dice Putterman. «El comprender lo que está sucediendo con esta estrella en particular, nos abre una ventana. Nos permite comenzar a comprender lo que está sucediendo con muchas otras estrellas similares que provienen de una situación similar».

LP 40–365, una estrella de alta metalicidad

«Estas son estrellas muy extrañas», dice Hermes. Estrellas como LP 40–365 no solo son algunas de las estrellas más rápidas conocidas, sino también las estrellas más ricas en metales jamás detectadas. Las estrellas como nuestro Sol están compuestas de helio e hidrógeno, pero una estrella que sobrevió a una supernova está compuesta principalmente de material metálico. Esto es porque “lo que estamos viendo son los subproductos de reacciones nucleares violentas que ocurren cuando una estrella explota.”, dice Hermes. Entonces hace que la metralla de estrella como esta sea especialmente fascinante de estudiar.

Esta investigación fue apoyada por varias instituciones. Una beca TESS Cycle 2 de la NASA; el Consejo Europeo de Investigación; una subvención del Consejo de Instalaciones de Ciencia y Tecnología del Reino Unido. El programa de becas postdoctorales Beatriu de Pinós, financiado por la Secretaría de Universidades e Investigación (Generalitat de Cataluña). El programa Horizonte 2020 de investigación e innovación de la Unión Europea con una beca Maria Skłodowska-Curie. El Programa de Teoría de Astrofísica de la NASA; y por una beca de investigación de Leverhulme.

Fuente: Boston University.

Artículo original:Why Is This Weird, Metallic Star Hurtling Out of the Milky Way? Jessica Colarossi. July 8, 2021.

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El origen de las supernovas de tipo Ia

En Enero de 2014, se descubrió una supernova en la galaxia cercana M82. A una distancia de unos 11,5 millones de años luz de la Tierra, SN2014J, como se le conoce, es la más cercana de su tipo detectada en décadas. Más información.
Créditos: NASA / ESA / A. Goobar (Universidad de Estocolmo) / Hubble Heritage Team (STScI / AURA).

Confirman que las enanas blancas son las precursoras de estas espectaculares explosiones estelares.

Fusión de dos enanas blancas. Al modelo predominante hasta ahora, formado por una enana blanca y una estrella normal se le suma otro. Es la fusión de dos enanas blancas, un escenario que no implica la existencia de un límite máximo de masa. Por tanto, no producirá necesariamente explosiones con la misma luminosidad. Entonces  el uso de las supernovas de tipo Ia para medir distancias astronómicas quedaría cuestionado.
Crédito imagen:
 NASA/CXC/M Weiss.

Las supernovas de tipo Ia ocurren cuando una enana blanca, absorbe material de una estrella compañera alcanzando una masa crítica, equivalente a 1,4 masas solare. Esto desencadena una explosión cuya luminosidad será, dado su origen, similar en casi todos los casos. Esta uniformidad convirtió a las supernovas de tipo Ia en los objetos idóneos para medir distancias en el universo. Pero el estudio de la supernova 2014J sugiere que podría haber diferentes caminos para que se produzcan este tipo de explosiones. Esto pone en cuestión su uso como «candelas estándar».

Clasificando Supernovas

Las supernovas (SNe) son la etapa final de la vida estelar, trátese de una estrella pequeña o grande. Como en muchos otros campos de la astronomía, el estudio de las supernovas está plagado de nomenclatura poco relacionada con la física de estos increíbles eventos. Aquí listamos muchos de los tipos de supernovas conocidos y algunas reglas para clasificarlos. Estas clasificaciones se basan en nuestro conocimiento del espectro electromagnético de la supernova, por lo cual recomendamos leer unas notas sobre espectroscopía para más detalles. (N. del T.: Para una descripción sobre espectroscopía en español, sigue este link.

Curiosidades

Hemos visto solo 5 supernovas en la Vía Láctea en los últimos 1000 años. ¿Por qué?

Los Telescopio Espaciales Hubble, Spitzer y el Observatorio de rayos X Chandra, unieron fuerzas para sondear los restos en expansión del remanente de supernova de Kepler. La supernova fue vista por primera vez hace 400 años por observadores del cielo, incluido el astrónomo Johannes Kepler. La imagen combinada revela una capa de gas y polvo en forma de burbuja que tiene 14 años luz de ancho y se expande a 4 millones de millas por hora (2.000 kilómetros por segundo). Las observaciones de cada telescopio resaltan características distintas del remanente de supernova. Una capa de material rico en hierro de movimiento rápido de la estrella que explotó. Dicha capa está rodeada por una onda de choque en expansión que está barriendo gas y polvo interestelar. Más información.
Crédito: 
NASA / ESA / JHU / R.Sankrit & W. Blair.

La última supernova que se observó según fuentes confiables ocurrió en 1604, hecho registrado por muchos astrónomos de todo el mundo, sobre todo Johannes Kepler. En ese momento, nadie tenía idea de por qué o cómo estas «nuevas estrellas» aparecieron en el cielo (y luego desaparecieron).  Hoy en día sabemos la respuesta: son el resultado de la muerte de una estrella masiva o bien, de un evento nuclear descontrolado en una enana blanca.

Los astrónomos también han podido calcular la tasa típica de eventos de supernovas para una galaxia como la nuestra , y se obtiene alguna de estas explosiones cada cien años. Pero en los cuatro siglos transcurridos desde la supernova de Kepler, no hay un solo relato confiable de una nueva estrella que aparece en nuestros cielos. Y eso a pesar del hecho de que en esos siglos, nuestra capacidad tecnológica para monitorear el cielo se ha disparado.

El siguiente artículo lo presenta y contiene recursos sobre el tema.

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