gov-civil-vilareal.ptDiminuta pero poderosa: los astrónomos encuentran la enana blanca más pequeña pero más masiva jamás vista
>Los astrónomos han encontrado una pequeña pero poderosa estrella muerta (ish), una enana blanca que es a la vez la más pequeña y masiva jamás vista . También gira rápidamente, empaqueta un campo magnético vertiginoso y, eventualmente, podría colapsar en una estrella de neutrones aún más pequeña y densa.
En serio, esta pequeña cosa rara lo tiene todo.
Una enana blanca es lo que queda después de que muere una estrella como el Sol . En este momento, el Sol está fusionando felizmente hidrógeno en helio en su núcleo, proporcionándole la energía que recibimos, así como la presión que necesita para soportar el octillón o más de toneladas de material en sus capas externas que presionan el núcleo.
Cuando ese combustible de hidrógeno se agota, ocurre una serie complicada de eventos. Algunos pasos en el camino son que el núcleo ahora completamente de helio comienza a fusionarse para convertirse en carbono y oxígeno, mientras que las capas externas se hinchan y comienzan a desaparecer en densos vientos de partículas. Finalmente, el núcleo queda expuesto al espacio. Caliente y superdenso, llamamos a este objeto un enano blanco . Una vez formado, por lo general se queda un poco ahí en el espacio, enfriándose lentamente con el tiempo.
Imagen del Hubble de una de las estrellas binarias más cercanas al Sol: Sirio A (centro) y su compañera enana blanca B (abajo a la izquierda); A es aproximadamente 10.000 veces más brillante. Crédito: NASA, ESA, H. Bond (STScI) y M. Barstow (Universidad de Leicester
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Una enana blanca típica tiene aproximadamente la mitad de la masa del Sol, pero esa materia está comprimida por su propia gravedad en una bola compacta del tamaño de la Tierra. Es denso. Tan denso que la mecánica cuántica levanta su extraña cabeza: está sostenida por lo que se llama presión de degeneración electrónica , un extraño estado de la materia en el que los electrones se repelen entre sí con tremendo fervor, mucho más fuerte que el tipo de cosas habituales en las que las cargas similares se repelen. Esta presión es lo que sostiene a la enana blanca contra su propia gravedad ridículamente fuerte.
Pero también significa que si le agregas masa a una enana blanca, se menor . Por lo general, cuando agrega masa a algo (piense en dos bolas de arcilla que frotan juntas), se hace más grande. Pero con la presión de la degeneración sucede lo contrario.
Y eso nos lleva a la enana blanca ZTF J190132.9 + 145808.7.
Un equipo de astrónomos lo encontró en un estudio del cielo realizado utilizando la Instalación Transitoria de Zwicky (de ahí la ZTF en su nombre), que busca objetos que se mueven o cambian de brillo. La estrella era inusual: tenía un color extraño para una enana blanca, específicamente uno relacionado con enanas blancas de masa inusualmente alta.
Siguieron con las observaciones ZTF J190132.9 + 145808.7 (llamémoslo J1901 para abreviar) en el telescopio de 5 metros en el Observatorio Palomar y encontraron que la enana blanca era variable, cambiando su brillo rápidamente. Y quiero decir rápidamente: se volvió más brillante y más tenue en una escala de tiempo de 6,94 minutos. Sí, minutos. Esto indica su velocidad de rotación, que en sí misma es asombrosa: ¡un objeto de miles de kilómetros de diámetro que gira en menos de 7 minutos!
Las observaciones de Gaia indicaron una distancia de 134 años luz de la Tierra, que está bastante cerca, y también que está brillando a unos 46.000 ° C, ocho veces más caliente que el Sol. Con todas estas medidas en la mano, los astrónomos podrían encontrar el tamaño de J1901, y aquí es donde las cosas se ponen realmente extrañas: es diminuta, de poco menos de 4.300 kilómetros de ancho, la enana blanca más pequeña jamás vista.
Obra de arte que muestra la enana blanca ZTF J190132.9 + 145808.7, la más pequeña jamás encontrada, en comparación con la Luna a escala. Crédito: Giuseppe Parisi
Eso es un tercio del tamaño de la Tierra, ¡solo un poco más grande que la Luna! Pequeño, incluso para una enana blanca. Especialmente para uno. Recuerde, más masa significa una estrella más pequeña, por lo que esta debe ser masiva. De hecho, calculan que es aproximadamente 1,35 veces la masa del Sol.
Y ahí es donde esto se vuelve asombroso. Eso la convierte en la enana blanca más masiva conocida y, de hecho, casi la enana blanca más masiva. puede ser .
Si una enana blanca llega a aproximadamente 1,44 veces la masa del Sol, ni siquiera la presión de la degeneración electrónica puede sostenerla. Colapsa por su propia gravedad. En ese punto o se convierte en una estrella de neutrones aún más densa y aterradora , o explota: Detona, desgarrándose, creando una supernova.
J1901 es el más cercano jamás visto a ese límite.
El equipo cree que J1901 comenzó como dos estrellas como el Sol en una órbita binaria una alrededor de la otra. Finalmente, ambos se convirtieron en gigantes rojos, murieron y dejaron cadáveres de enanas blancas, cada uno con quizás 2/3 de la masa del Sol. Durante miles de millones de años, se juntaron en espiral y se fusionaron (probablemente hace menos de 100 millones de años, dada la alta temperatura), formando esta enana blanca ultramasiva pero menos que explosiva.
Eso también explica algunas otras propiedades de la misma. El giro rápido tiene sentido porque dos objetos que se acercan en espiral tienen mucho momento angular, lo que significa que el objeto final fusionado debería girar rápidamente; la mayoría de las enanas blancas tienen un período de giro de muchas horas, por lo que este es bastante rápido.
Además, midieron un campo magnético feroz para J1901, aproximadamente mil millones de veces la fuerza del campo magnético de la Tierra. Los modelos teóricos muestran que la fusión de dos enanas blancas puede generar un magnetismo tremendo, por lo que eso también encaja.
Señalan en su artículo que a medida que la estrella envejece, una serie de reacciones nucleares en su núcleo podrían resultar en isótopos de sodio y magnesio que absorben electrones. La cosa es que esos electrones son necesarios para sostener la estrella. Si los electrones se absorben, la estrella se encogerá aún más. Si se encoge demasiado, podría acumular suficiente presión para colapsar, convirtiéndose de todos modos en una estrella de neutrones.
También podría explotar, dependiendo de propiedades específicas que sean difíciles de precisar. A su distancia actual, eso sería malo, las supernovas son muy energéticas, pero la buena noticia es que incluso si esto ocurre (y probablemente es poco probable) no sucedería durante miles de millones de años, y mientras tanto, el movimiento de J1901 alrededor de la galaxia lo hará. llévalo lejos de nosotros.
Este descubrimiento es importante por muchas razones. El 95% de todas las estrellas eventualmente se convierten en enanas blancas, y la mitad de ellas están en sistemas binarios, por lo que deberíamos esperar ver muchas enanas blancas similares a J1901. Su proximidad a nosotros también insinúa eso; si fueran raros, esperaría que el más cercano esté a decenas de miles de años luz de distancia a través de la galaxia, no justo al lado, a 134 años luz de distancia. Así que es un buen ejemplo de lo que debe ser un objeto común, pero muy pocos de los cuales se han estudiado de cerca. Se conocen algunas otras enanas blancas pequeñas y masivas, pero J910 tiene el récord de tamaño.
Además, las enanas blancas binarias pueden generar supernovas, y esas a su vez nos dicen mucho sobre el comportamiento del Universo en su conjunto, así que eso es genial.
Se han catalogado unas 400.000 enanas blancas de nuestra galaxia, pero debería haber miles de millones más. Los extraños son inevitables en un tamaño de muestra tan grande. ¿Qué otros sorprendentes quedan por descubrir? ¿Y qué aprenderemos sobre este extraño cosmos en el que vivimos cuando sean encontrados?
