El Hubble descubre enanas blancas quemadoras de hidrógeno que disfrutan de un envejecimiento lento

Para investigar la física que sustenta la evolución de las enanas blancas, los astrónomos compararon el enfriamiento de las enanas blancas en dos colecciones masivas de estrellas: los cúmulos globulares M3 y M13. Estos dos cúmulos comparten muchas propiedades físicas como la edad y la metalicidad, pero las poblaciones de estrellas que eventualmente darán lugar a enanas blancas son diferentes. 
Esto hace que M3 y M13 juntos sean un laboratorio natural perfecto en el que probar cómo se enfrían diferentes poblaciones de enanas blancas. 
Crédito: ESA / Hubble & amp; NASA, G. Piotto y col.

La visión predominante de las enanas blancas como estrellas inertes que se enfrían lentamente ha sido desafiada por las observaciones del Telescopio Espacial Hubble de la NASA / ESA. Un grupo internacional de astrónomos ha descubierto la primera evidencia de que las enanas blancas pueden ralentizar su velocidad de envejecimiento al quemar hidrógeno en su superficie.

«Hemos encontrado la primera evidencia observacional de que las enanas blancas todavía pueden experimentar una actividad termonuclear estable», explicó Jianxing Chen del Alma Mater Studiorum Università di Bologna y el Instituto Nacional Italiano de Astrofísica, que dirigió esta investigación. «Esto fue una gran sorpresa, ya que está en desacuerdo con lo que comúnmente se cree».

Las enanas blancas son las estrellas que se enfrían lentamente y que se han desprendido de sus capas externas durante las últimas etapas de sus vidas. Son objetos comunes en el cosmos. Aproximadamente el 98% de todas las estrellas del Universo terminarán finalmente como enanas blancas, incluido nuestro propio Sol. El estudio de estas etapas de enfriamiento ayuda a los astrónomos a comprender no solo las enanas blancas, sino también sus etapas iniciales.

Un laboratorio natural: los cúmulos globulares M3 y M13

Para investigar la física que sustenta la evolución de las enanas blancas, los astrónomos compararon el enfriamiento de las enanas blancas en dos colecciones masivas de estrellas: los cúmulos globulares M3 y M13. Estos dos cúmulos comparten muchas propiedades físicas, como la edad y la metalicidad, pero las poblaciones de estrellas que eventualmente darán lugar a enanas blancas son diferentes. En particular, el color general de las estrellas en una etapa evolutiva conocida como Rama Horizontal es más azul en M13, lo que indica una población de estrellas más calientes. Esto hace que M3 y M13 juntos sean un laboratorio natural perfecto en el que probar cómo se enfrían diferentes poblaciones de enanas blancas.

«La excelente calidad de nuestras observaciones del Hubble nos brindó una vista completa de las poblaciones estelares de los dos cúmulos globulares», continuó Chen. «Esto nos permitió contrastar realmente cómo evolucionan las estrellas en M3 y M13».

Usando la cámara de campo amplio 3 del Hubble, el equipo observó M3 y M13 en longitudes de onda casi ultravioleta, lo que les permitió comparar más de 700 enanas blancas en los dos cúmulos. Descubrieron que M3 contiene enanas blancas estándar que simplemente son núcleos estelares de enfriamiento. M13, por otro lado, contiene dos poblaciones de enanas blancas: las enanas blancas estándar y las que han logrado aferrarse a una envoltura exterior de hidrógeno, lo que les permite arder durante más tiempo y, por lo tanto, enfriarse más lentamente.

Al comparar sus resultados con simulaciones por computadora de la evolución estelar en M13, los investigadores pudieron demostrar que aproximadamente el 70% de las enanas blancas en M13 están quemando hidrógeno en sus superficies, lo que ralentiza la velocidad a la que se enfrían.

Consecuencias sobre la medida de la edad de las estrellas

Este descubrimiento podría tener consecuencias sobre cómo los astrónomos miden las edades de las estrellas en la Vía Láctea. La evolución de las enanas blancas se ha modelado previamente como un proceso de enfriamiento predecible. Esta relación relativamente sencilla entre la edad y la temperatura ha llevado a los astrónomos a utilizar la tasa de enfriamiento de la enana blanca como un reloj natural para determinar las edades de los cúmulos estelares, particularmente los cúmulos globulares y abiertos. Sin embargo, las enanas blancas que queman hidrógeno podrían hacer que estas estimaciones de edad sean inexactas hasta en mil millones de años.

Conclusión e investigación futura

«Nuestro descubrimiento desafía la definición de enanas blancas, ya que consideramos una nueva perspectiva sobre la forma en que las estrellas envejecen», agregó Francesco Ferraro, del Alma Mater Studiorum Università di Bologna y del Instituto Nacional de Astrofísica de Italia, que coordinó el estudio. «Ahora estamos investigando otros cúmulos similares a M13 para restringir aún más las condiciones que impulsan a las estrellas a mantener la delgada envoltura de hidrógeno que les permite envejecer lentamente».

El estudio se publica en Nature Astronomy.

Fuente: ESA/Hubble Information Centre.

Artículo original:Hubble discovers hydrogen-burning white dwarfs enjoying slow aging‘. September 6, 2021.

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Una Enana Blanca super masiva

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Crédito de la imagen: Universidad de Warwick / Mark Garlick.

Una estrella enana blanca masiva con una extraña atmósfera rica en carbono podría ser dos enanas blancas fusionadas, según un equipo internacional dirigido por astrónomos de la Universidad de Warwick, y solo evitaron la destrucción por poco.

Han descubierto una enana blanca ultramasiva inusual a unos 150 años luz de nosotros con una composición atmosférica nunca antes vista, la primera vez que se identifica una enana blanca fusionada utilizando su composición atmosférica como pista.

El descubrimiento, publicado en la revista Nature Astronomy, podría plantear nuevas preguntas sobre la evolución de las estrellas enanas blancas masivas y sobre el número de supernovas en nuestra galaxia.

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Esta sorprendente imagen fue creada a partir de fotografías obtenidas por diferentes telescopios en el espacio y en la tierra y muestra el remanente de la supernova SN 1006, vista en ondas de radio (rojo), rayos X (azul) y luz visible (amarillo).
Crédito: Radio: NRAO/AUI/NSF/GBT/VLA/Dyer, Maddalena & Cornwell, X-ray: Chandra X-ray Observatory; NASA/CXC/Rutgers/G. Cassam-Chenaï, J. Hughes et al., Visible light: 0.9-metre Curtis Schmidt optical telescope; NOAO/AURA/NSF/CTIO/Middlebury College/F. Winkler and Digitized Sky Survey.

La revista de divulgación astronómica ‘Astronomy’, una de las más leídas en el mundo anglosajón, sitúa la investigación liderada por el IAC en el segundo puesto de su ranking anual, encabezado por el descubrimiento del Bosón de Higgs. Más de mil años después del suceso, el equipo investigador determinó que su origen se encuentra en la colisión y fusión de dos estrellas enanas blancas.

El Catálogo de Enanas Blancas realizado con datos de GAIA

Vista de todo el cielo que muestra la posición y el brillo de unas 230 000 enanas blancas descubiertas con el satélite Gaia de la ESA, (16 de Mayo, 2019). Las enanas blancas son los remanentes que quedan cuando las estrellas de tamaño mediano como nuestro Sol llegan al final de sus vidas.
Créditos: ESA / Gaia / DPAC.

Antes de la segunda publicación de datos de Gaia, que se hizo pública en 2018, solo se habían descubierto unas 30000 enanas blancas. Utilizando datos de Gaia, se han detectado 486 641 candidatas a enanas blancas, de las cuales 260 000 son candidatas de alta confianza, como se informa en un catálogo compilado por Nicola Pietro Gentile Fusillo y colaboradores. Descubrir más de estos misteriosos objetos nos permite obtener un mejor conocimiento de sus propiedades, mejorando nuestra comprensión de cómo encajan en la imagen general de la evolución estelar.

Haga clic aquí para ver un video que muestra los movimientos de estas enanas blancas.

Más información: Arrojando luz sobre las enanas blancas: el futuro de estrellas como nuestro Sol

Reconocimiento: Gaia Sky ; S. Jordan / T. Sagristà, Astronomisches Rechen-Institut, Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg, Alemania.

Curiosidades

Una forma distinta de medir la masa de una Enana Blanca

Esta animación en lapsos de tiempo, realizada a partir de ocho imágenes del telescopio espacial Hubble, muestra el movimiento aparente de la estrella enana blanca Stein 2051 B que pasa por delante de una estrella distante. Las observaciones fueron tomadas entre el 1 de Oct. de 2013, y 14 Oct. de 2015. Crédito: NASA , ESA , y K. Sahu ( STScI ).  Publicado el 7 de Junio, ​​2.017.

Los astrónomos han utilizado la visión aguda del telescopio espacial Hubble de la NASA para repetir una prueba centenaria de la Teoría General de la Relatividad de Einstein. El equipo del Hubble midió la masa de una enana blanca, el remanente “quemado” de una estrella normal, al ver cuánto se desvía la luz de una estrella de fondo.

Esta observación representa la primera vez que el Hubble ha presenciado este tipo de efecto creado por una estrella. Los datos proporcionan una estimación sólida de la masa  de la enana blanca y un entendimiento de las teorías de la estructura y composición de las estrellas agotadas. La publicación siguiente lo expone.

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