Aproximadamente el 97% de todas las estrellas de nuestro Universo están destinadas a terminar su vida como estrellas enanas blancas, lo que representa la etapa final de su evolución. Al igual que las estrellas de neutrones, las enanas blancas se forman después de que las estrellas han agotado su combustible nuclear y sufren un colapso gravitacional, desprendiéndose de sus capas externas para convertirse en remanentes estelares supercompactos. Este será el destino de nuestro Sol dentro de miles de millones de años, que se hinchará para convertirse en un gigante rojo antes de perder sus capas externas.
A diferencia de las estrellas de neutrones, que resultan de estrellas más masivas, las enanas blancas alguna vez fueron unas ocho veces la masa de nuestro Sol o más ligeras. Para los científicos, la densidad y la fuerza gravitacional de estos objetos es una oportunidad para estudiar las leyes de la física en algunas de las condiciones más extremas imaginables. De acuerdo a nueva investigación liderado por investigadores de Caltech, se ha encontrado uno de esos objetos que es la enana blanca más pequeña y masiva jamás vista.
El estudio que describe los hallazgos del equipo de investigación apareció en el 1 de julioS tasunto de la revista científicaNaturaleza.La investigación fue dirigida por Ilaria Caiazzo , Sherman Fairchild Postdoctoral Scholar Research Associate en Theoretical Astrophysics en Caltech, e incluyó a colegas de Caltech, el Universidad de Columbia Britanica (UBC), UC Santa Cruz y la Instituto de Ciencias Weizmann en Rejovot, Israel.
Impresión artística de la enana blanca ZTF J1901 + 1458 sobre la Luna en esta representación artística; en realidad, la enana blanca se encuentra a 130 años luz de distancia en la constelación de Aquila. Crédito: Giuseppe Parisi
Esta enana blanca, conocida como ZTF J190132.9 + 145808.7 (también conocida como ZTF J1901 + 1458), se encuentra a unos 130 años luz de la Tierra y se estima que es 1,35 veces más masiva que nuestro Sol. Sin embargo, esta enana blanca tiene un radio estelar de aproximadamente 1.810 km (1.125 millas), un poco más grande que la Luna (1.737,4 km; 1.080 millas), lo que la convierte en la más pequeña.yla enana blanca más masiva jamás observada. Como explicó Caiazzo en un reciente Comunicado de prensa desde el Observatorio W.M Keck:
“Puede parecer contradictorio, pero las enanas blancas más pequeñas resultan ser más masivas. Esto se debe al hecho de que las enanas blancas carecen de la combustión nuclear que mantiene a las estrellas normales contra su propia gravedad y, en cambio, su tamaño está regulado por la mecánica cuántica '.
Esta enana blanca también tiene un campo magnético extremo, que varía de 600 a 900 MegaGauss (MG) en toda su superficie, o aproximadamente mil millones de veces más fuerte que el de nuestro Sol. Este campo magnético tiene uno de los períodos de rotación más rápidos jamás observados en una enana blanca aislada, girando alrededor del eje de la estrella una vez cada 6,94 minutos. Es más, el estudio de esta enana blanca ya está ofreciendo a los astrónomos una idea de cómo los sistemas binarios terminan sus vidas.
Esta curiosa enana blanca fue descubierta originalmente por Kevin Burdge, un becario postdoctoral en Caltech y coautor del estudio reciente. Basado en imágenes de todo el cielo tomadas por Instalación transitoria de Zwicky (ZTF) en el Observatorio Palomar de Caltech, combinado con datos obtenidos por la ESAObservatorio de Gaia, quedó claro que la enana blanca también era muy masiva y tenía una rotación rápida.
Interpretación artística de una enana blanca de la superficie de un exoplaneta en órbita. Crédito de la imagen: Madden / Cornell University
Se realizaron más caracterizaciones utilizando el Telescopio Hale de 200 pulgadas en Palomar, el Observatorio W. M. Keck , los Telescopio de reconocimiento panorámico y sistema de respuesta rápida (PanSTARRS), the ESA’s Observatorio de Gaia y de la NASA Observatorio Swift de Neil Gehrels . Mientras que los espectros obtenidos por Keck's Espectrómetro de imágenes de baja resolución (LRIS) reveló firmas de un poderoso campo magnético, los datos ultravioleta de Swift ayudaron a limitar el tamaño y la masa de la enana blanca.
Entre su fuerte campo magnético y su velocidad de rotación de siete minutos, Caiazza y sus colegas comenzaron a pensar que ZTF J1901 + 1458 era el resultado de dos enanas blancas más pequeñas fusionándose en una. Aproximadamente el 50% de las estrellas en el Universo observable son sistemas binarios, que consisten en dos compañeras estelares que orbitan entre sí. Si estas estrellas tienen menos de ocho masas solares cada una, se convertirán en enanas blancas que eventualmente se fusionarán para formar una variante más masiva.
Este proceso aumenta el campo magnético de la enana blanca resultante y acelera su rotación en comparación con la de sus progenitores. También explicaría cómo ZTF J1901 + 1458 logra concentrar una masa tan considerable en un volumen ligeramente mayor que el de la Luna. Además, dijo Caiazzo, teorizan que el remanente podría ser lo suficientemente masivo como para evolucionar a una estrella de neutrones en algún momento:
“Atrapamos este objeto muy interesante que no era lo suficientemente masivo como para explotar. Realmente estamos probando cuán masiva puede ser una enana blanca. Esto es muy especulativo, pero es posible que la enana blanca sea lo suficientemente masiva como para colapsar aún más en una estrella de neutrones. Es tan masivo y denso que, en su núcleo, los electrones están siendo capturados por los protones en los núcleos para formar neutrones. Debido a que la presión de los electrones empuja contra la fuerza de la gravedad, manteniendo intacta la estrella, el núcleo colapsa cuando se elimina una cantidad suficientemente grande de electrones '.
Si su hipótesis es correcta, puede significar que una porción significativa de otras estrellas de neutrones en nuestra galaxia no comenzaron su vida como estrellas masivas, sino que evolucionaron a partir de estrellas binarias más pequeñas. La proximidad del objeto recién descubierto a la Tierra (~ 130 años luz) y el hecho de que sea relativamente joven (100 millones de años aproximadamente) son indicaciones de que objetos similares podrían ser comunes en nuestra galaxia.
En el futuro, Caiazzo y sus colegas esperan usar ZTF para encontrar más enanas blancas como ZTF J1901 + 1458, así como más en general. Con un censo de enanas blancas, los científicos podrán estudiar la población en su conjunto y determinar cuántas fueron el resultado de estrellas masivas que experimentaron una supernova y cuántas fueron el resultado de la fusión de compañeros binarios cerca del final de sus vidas.
'Hay tantas preguntas que abordar, como cuál es la tasa de fusiones de enanas blancas en la galaxia, y ¿es suficiente para explicar el número de supernovas de tipo Ia?' ella dijo. “¿Cómo se genera un campo magnético en estos eventos poderosos y por qué existe tanta diversidad en las intensidades del campo magnético entre las enanas blancas? Encontrar una gran población de enanas blancas nacidas de fusiones nos ayudará a responder todas estas preguntas y más '.
Otras lecturas: W.M. Observatorio Keck , Naturaleza