Los astrónomos que utilizan los telescopios Gemini North y Keck II han mirado dentro de un sistema estelar binario violento para descubrir que una de las estrellas que interactúan ha perdido tanta masa con su pareja que ha retrocedido a un cuerpo extraño e inerte que no se parece a ningún tipo de estrella conocido.
Incapaz de mantener la fusión nuclear en su núcleo y condenada a orbitar con su pareja enana blanca mucho más enérgica durante millones de años, la estrella muerta es esencialmente un nuevo tipo indeterminado de objeto estelar.
"Al igual que la línea clásica sobre la pareja perjudicada en una relación romántica, la estrella donante más pequeña dio, y dio, y dio algo más hasta que no tenía nada más que dar", dice Steve B. Howell, astrónomo de Wisconsin-Indiana-Yale - Telescopio NOAO (WIYN) y Observatorio Nacional de Astronomía Óptica, Tucson, AZ. "Ahora la estrella donante ha llegado a un punto muerto: es demasiado grande para ser considerada un super-planeta, su composición no coincide con las enanas marrones conocidas, y tiene una masa demasiado baja para ser una estrella". No hay una categoría verdadera para un objeto en ese limbo ".
El sistema binario, conocido como EF Eridanus (abreviado EF Eri), se encuentra a 300 años luz de la Tierra en la constelación de Eridanus. EF Eri consiste en una débil estrella enana blanca con aproximadamente el 60 por ciento de la masa del Sol y el objeto donante de tipo desconocido, que tiene un volumen estimado de solo 1/20 de una masa solar.
Howell y Thomas E. Harrison, de la Universidad Estatal de Nuevo México, realizaron mediciones infrarrojas de alta precisión del sistema estelar binario utilizando las capacidades espectrográficas del Near Infrared Imager (NIRI) en el telescopio Gemini North y NIRSPEC en Keck II, ambos en Mauna Kea en diciembre. 2002 y septiembre de 2003, respectivamente. Las observaciones de apoyo se realizaron con el telescopio de 2.1 metros en el Observatorio Nacional Kitt Peak, cerca de Tucson, en septiembre de 2002.
EF Eri es un tipo de sistema estelar binario conocido como variables magnéticas cataclísmicas. Harrison, coautor de un artículo sobre el descubrimiento que se publicará en la edición del 20 de octubre del Astrophysical Journal, dice que esta clase de sistemas puede producir muchos más de estos objetos "muertos" de lo que los científicos se dieron cuenta. "Estos tipos de sistemas generalmente no se contabilizan dentro de las cifras censales habituales de los sistemas estelares en una galaxia típica", dice Harrison. "Ciertamente deberían considerarse con más cuidado".
La enana blanca en EF Eri es un remanente comprimido y quemado de una estrella de tipo solar que ahora tiene aproximadamente el mismo diámetro que la Tierra, aunque aún emite grandes cantidades de luz visible. Howell y Harrison observaron a EF Eri en el infrarrojo porque la luz infrarroja del par está dominada naturalmente por el calor y las emisiones de longitud de onda más largas del objeto secundario.
El trabajo de detective científico para deducir los componentes de este sistema binario se complicó en gran medida por la radiación del ciclotrón emitida a medida que los electrones libres caen en espiral por las poderosas líneas de campo magnético de la enana blanca. El campo magnético de la enana blanca es aproximadamente 14 millones de veces más poderoso que el del Sol. La radiación resultante del ciclotrón se emite principalmente en la parte infrarroja del espectro.
“En nuestra espectroscopía inicial de EF Eri, notamos que algunas partes de la luz infrarroja continua se volvieron aproximadamente 2-3 veces más brillantes durante un período de tiempo, y luego desaparecieron. Este brillo repitió cada órbita, y por lo tanto tuvo que tener un origen dentro del binario ”, explica Howell. “Primero pensamos que el cambio de brillo era el resultado de la diferencia entre un lado calentado y un lado más frío del objeto donante, pero otras observaciones con Gemini y Keck apuntaban a la radiación de ciclotrón. "Vemos" este componente infrarrojo adicional en las fases que se producen cuando la radiación se transmite en nuestra dirección, y no la vemos cuando los rayos apuntan en otras direcciones ".
El período orbital de 81 minutos de los dos objetos fue probablemente de cuatro o cinco horas cuando el proceso de transferencia de masa comenzó hace unos cinco mil millones de años. Originalmente, el objeto secundario también puede haber sido similar en tamaño al Sol, con quizás 50-100 por ciento de una masa solar.
"Cuando comienza este proceso interactivo de transferencia de masa desde la estrella secundaria a la enana blanca, y por qué se detuvo, ambos permanecen desconocidos para nosotros", dice Howell. Durante este proceso, los estallidos repetidos y las explosiones de novas fueron muy probables. La física del proceso también hizo que los dos objetos se acercaran en espiral. Hoy, los dos objetos orbitan entre sí aproximadamente a la misma separación que la distancia de la Tierra a la Luna. El objeto donante ha regresado a un cuerpo con un diámetro aproximadamente igual al planeta Júpiter.
El poder de observación combinado de los telescopios Gemini de 8 metros y Keck de 10 metros y sus grandes espejos primarios, que fueron esenciales para esta investigación, dice Howell, deja en claro que ni las características espectrales del donante ni su composición coinciden con ningún tipo conocido de enana marrón o planeta.
La Universidad Derek Homeier de Georgia creó una serie de modelos de computadora que intentan replicar las condiciones en EF Eri, pero incluso las mejores no coinciden perfectamente.
La forma de los espectros indica un objeto muy frío (alrededor de 1.700 grados Kelvin, equivalente a una enana marrón fría), sin embargo, no tienen la misma forma detallada o características clave de los espectros de enana marrón. Las estrellas normales más frías (estrellas de tipo M de muy baja masa) tienen aproximadamente 2.500 grados K, y Júpiter tiene 124 grados K. Se estima que los exoplanetas cercanos de "Júpiter caliente" detectados indirectamente por otros astrónomos que usan su efecto gravitacional en sus estrellas madre. tener 1,000-1,600 grados K.
Hay una pequeña posibilidad de que el sistema EF Eri pudiera haber consistido originalmente en el progenitor de la estrella enana blanca actual y algún tipo de "super-planeta" que sobrevivió a la evolución de la enana blanca para dar como resultado el sistema observado ahora, Pero esto se considera poco probable.
"Existen otros 15 sistemas binarios conocidos que pueden ser similares a EF Eri, pero ninguno ha sido estudiado lo suficiente como para saberlo", dice Howell. "Estamos trabajando en algunos de ellos en este momento y estamos tratando de mejorar nuestros modelos para que coincidan mejor con los espectros infrarrojos".
Los coautores de este artículo sobre EF Eri son Paula Szkody de la Universidad de Washington en Seattle y Joni Johnson y Heather Osborne del estado de Nuevo México.
El telescopio WIYN de 3.5 metros está ubicado en el Observatorio Nacional Kitt Peak, a 55 millas al suroeste de Tucson, AZ. El Observatorio Nacional Kitt Peak es parte del Observatorio Nacional de Astronomía Óptica, operado por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía (AURA), Inc., en virtud de un acuerdo cooperativo con la Fundación Nacional de Ciencias (NSF).
Las agencias de investigación nacionales que forman la asociación del Observatorio Gemini incluyen: la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. (NSF), el Consejo de Investigación de Física y Astronomía de Partículas del Reino Unido (PPARC), el Consejo Nacional de Investigación de Canadá (NRC), la Comisión Nacional de Investigación de Chile. ? n Cientifica y Tecnológica (CONICYT), el Consejo Australiano de Investigación (ARC), el Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET) de Argentina y el Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico y Tecnológico Brasileño ( CNPq). El Observatorio es administrado por AURA en virtud de un acuerdo de cooperación con la NSF.
El W.M. El Observatorio Keck es operado por la Asociación de California para la Investigación en Astronomía (CARA), una asociación científica del Instituto de Tecnología de California, la Universidad de California y la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio.
Fuente original: Comunicado de prensa de Gemini
