Se observa por primera vez el proceso de fusión de dos estrellas destinadas a convertirse en supernova
Utilizando las instalaciones de ESO, junto con telescopios instalados en las Islas Canarias, un equipo de astrónomos ha identificado a dos estrellas sorprendentemente masivas en el corazón de la nebulosa planetaria Henize 2-428. Como se orbitan mutuamente, se espera que las dos estrellas vayan acercándose lentamente cada vez más y, cuando se fusionen, dentro de unos 700 millones de años, tendrán suficiente materia como para iniciar una enorme explosión de supernova. Los resultados aparecerán en línea en la revista Nature el 09 de febrero de 2015.
El equipo de astrónomos, liderado por M. Santander-García (Observatorio Astronómico Nacional, IGN; Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (CSIC), España), ha descubierto una pareja de estrellas enanas blancas — restos estelares muy pequeños y extremadamente densos — muy cercanas la una a la otra y con una masa total de aproximadamente 1,8 veces la masa del Sol. Esta es la pareja más masiva de este tipo encontrada hasta ahora [1] y cuando estas dos estrellas se fusionen en el futuro crearán una explosión termonuclear descontrolada que acabará como una supernova de tipo Ia[2].
El equipo de astrónomos, liderado por M. Santander-García (Observatorio Astronómico Nacional, IGN; Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (CSIC), España), ha descubierto una pareja de estrellas enanas blancas — restos estelares muy pequeños y extremadamente densos — muy cercanas la una a la otra y con una masa total de aproximadamente 1,8 veces la masa del Sol. Esta es la pareja más masiva de este tipo encontrada hasta ahora [1] y cuando estas dos estrellas se fusionen en el futuro crearán una explosión termonuclear descontrolada que acabará como una supernova de tipo Ia[2].
En este mapa vemos la constelación de Aquila (el águila); la mayor parte
de las estrellas pueden verse a simple vista en una noche oscura y
limpia. La ubicación de la inusual nebulosa planetaria Henize 2-428 está
marcada con un círculo rojo. Este pequeño objeto no es visible con
telescopios pequeños.
El equipo que encontró esta masiva pareja se disponía a tratar de resolver un problema diferente. Querían averiguar cómo algunas estrellas producen nebulosas asimétricas con extrañas formas en las últimas etapas de sus vidas. Uno de los objetos que estudiaban era la inusual nebulosa planetaria[3] conocida como Henize 2-428.
Esto apoya la teoría de que la presencia de estrellas centrales dobles puede explicar las extrañas formas de algunas de estas nebulosas. Pero lo que descubrieron después era mucho más interesante.
Descubrieron que cada una de las estrellas tiene una masa ligeramente menor que la del Sol y que se orbitan mutuamente cada cuatro horas. Están lo suficientemente cerca la una de la otra como para que, según la teoría de Einstein de la relatividad general, vayan acercándose cada vez más, creciendo en espiral debido a la emisión de ondas gravitacionales, antes de acabar fusionándose en una sola estrella en unos 700 millones de años.
La estrella resultante será tan masiva que nada podrá impedir que colapse sobre sí misma y, posteriormente, explote como una supernova. "Hasta ahora, la formación de supernovas de tipo Ia por la fusión de dos enanas blancas era puramente teórica", explica David Jones, coautor del artículo que, en el momento en que se obtuvieron los datos, trabajaba como ESO Fellow. "¡Estas estrellas en Henize 2-428 son auténticas!".
Imagenes
"Cuando observamos la estrella central de este objeto con el Very Large Telescope de ESO, encontramos, no una, sino dos estrellas en el corazón de esta brillante nube extrañamente torcida", afirma el coautor Henri Boffin, de ESO.
Esto apoya la teoría de que la presencia de estrellas centrales dobles puede explicar las extrañas formas de algunas de estas nebulosas. Pero lo que descubrieron después era mucho más interesante.
"Posteriores observaciones llevadas a cabo con telescopios en las Islas Canarias nos permitieron determinar la órbita de ambas estrellas y deducir tanto sus masas como la distancia que las separa. Entonces fue cuando nos llevamos la mayor sorpresa", informa Romano Corradi, otro de los autores del estudio e investigador del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC, Tenerife).
Descubrieron que cada una de las estrellas tiene una masa ligeramente menor que la del Sol y que se orbitan mutuamente cada cuatro horas. Están lo suficientemente cerca la una de la otra como para que, según la teoría de Einstein de la relatividad general, vayan acercándose cada vez más, creciendo en espiral debido a la emisión de ondas gravitacionales, antes de acabar fusionándose en una sola estrella en unos 700 millones de años.
La estrella resultante será tan masiva que nada podrá impedir que colapse sobre sí misma y, posteriormente, explote como una supernova. "Hasta ahora, la formación de supernovas de tipo Ia por la fusión de dos enanas blancas era puramente teórica", explica David Jones, coautor del artículo que, en el momento en que se obtuvieron los datos, trabajaba como ESO Fellow. "¡Estas estrellas en Henize 2-428 son auténticas!".
"Es un sistema sumamente enigmático", concluye Santander. "Tendrá repercusiones importantes para el estudio de supernovas de tipo Ia, que se utilizan para medir distancias astronómicas y fueron clave para descubrir que la expansión del universo se está acelerando debido a la energía oscura".
Imagenes
- Imagen de la nebulosa planetaria Henize 2-428 obtenida por el Very Large Telescope
Esta imagen de la inusual nebulosa planetaria fue obtenida con el Very Large Telescope de
ESO, instalado en el Observatorio Paranal (Chile). En el corazón de
esta colorida nebulosa se encuentra un objeto único que consta de dos
estrellas enanas blancas, cada una con una masa un poco menor que la del
Sol. Se espera que las dos estrellas vayan acercándose lentamente cada
vez más y acaben fusionándose dentro de unos 700 millones de años. Este
evento creará una deslumbrante supernova de tipo Ia y destruirá a las
dos estrellas.
- Visión de amplio campo del cielo que rodea a la nebulosa planetaria Henize 2-428
Esta fotografía muestra el cielo que rodea a la nebulosa planetaria
Henize 2-428. El propio objeto es visible como una pequeña nebulosa
curva en el centro de la imagen, rodeada de gran cantidad de estrellas
débiles en la Vía Láctea. Esta fotografía fue creada a partir de
imágenes que forman parte del sondeo en el Digitized Sky Survey 2.
Videos
Este vídeo nos muestra una ilustración animada de la parte central de la
nebulosa planetaria Henize 2-428. El núcleo de este objeto único consta
de dos estrellas enanas blancas, cada una con una masa un poco menor
que la del Sol. Se espera que las dos estrellas vayan acercándose
lentamente cada vez más y acaben fusionándose dentro de unos 700
millones de años. Este evento creará una deslumbrante supernova de tipo
Ia y destruirá a las dos estrellas.
Esta secuencia de vídeo comienza con una vista de la mayor parte del cielo y se acerca a una nueva imagen de la extraña nebulosa planetaria Henize 2-428. El núcleo de este objeto único consta de dos estrellas enanas blancas, cada una con una masa un poco menor que la del Sol. Se espera que las dos estrellas vayan acercándose lentamente cada vez más y acaben fusionándose dentro de unos 700 millones de años. Este evento creará una deslumbrante supernova de tipo Ia y destruirá a las dos estrellas.
Notas
[1] El límite de Chandrasekhar es la masa más grande que una estrella enana blanca puede tener sin alcanzar el colapso gravitacional. Tiene un valor de cerca de 1,4 veces la masa del Sol.
[2] Las supernovas de tipo Ia se producen cuando una estrella enana blanca adquiere masa adicional — por acreción de una compañera estelar o por fusión con otra enana blanca. Una vez que la masa supera el límite de Chandrasekhar, la estrella pierde su capacidad de sostenerse y empieza a contraerse. Esto aumenta la temperatura y se produce una reacción nuclear descontrolada que hace que la estrella vuele en pedazos.
[3] Las nebulosas planetarias no tienen nada que ver con los planetas. El nombre surgió en el siglo XVIII debido a que algunos de estos objetos se parecían a los discos de los planetas distantes vistos a través de pequeños telescopios.
[1] El límite de Chandrasekhar es la masa más grande que una estrella enana blanca puede tener sin alcanzar el colapso gravitacional. Tiene un valor de cerca de 1,4 veces la masa del Sol.
[2] Las supernovas de tipo Ia se producen cuando una estrella enana blanca adquiere masa adicional — por acreción de una compañera estelar o por fusión con otra enana blanca. Una vez que la masa supera el límite de Chandrasekhar, la estrella pierde su capacidad de sostenerse y empieza a contraerse. Esto aumenta la temperatura y se produce una reacción nuclear descontrolada que hace que la estrella vuele en pedazos.
[3] Las nebulosas planetarias no tienen nada que ver con los planetas. El nombre surgió en el siglo XVIII debido a que algunos de estos objetos se parecían a los discos de los planetas distantes vistos a través de pequeños telescopios.
ESO
La revista Nature publica hoy un estudio, basado en observaciones con el Gran Telescopio CANARIAS, que muestra, por primera vez, cómo se puede originar una supernova de tipo Ia mediante la fusión de dos enanas blancas en el centro de una nebulosa planetaria
El abrazo mortal de las estrellas
La revista Nature publica hoy un estudio, basado en observaciones con el Gran Telescopio CANARIAS, que muestra, por primera vez, cómo se puede originar una supernova de tipo Ia mediante la fusión de dos enanas blancas en el centro de una nebulosa planetaria
Un equipo de astrónomos, liderado por investigadores españoles y con participación del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y de la Universidad de La Laguna (ULL), ha descubierto que el núcleo de la nebulosa planetaria Henize 2-428 está formado no por una, sino por dos enanas blancas que, tras expulsar la corteza estelar en forma de nube de gas, se disponen a fundirse en un abrazo mortal. Dentro de 700 millones de años, estas estrellas inertes de masa parecida a la del Sol colisionarán la una con la otra, superando entonces la masa crítica por encima de la cual una enana blanca explota como supernova.
El descubrimiento confirma la posibilidad de formación de supernovas de tipo Ia a partir de la fusión de dos estrellas moribundas, hasta ahora una vía sólo contemplada en modelos teóricos. Este tipo de supernovas, además de ser uno de los eventos explosivos más energéticos, actúan como “medidores de distancias” y han sido una piedra angular en el descubrimiento de la expansión acelerada del Universo.
El secreto de Henize-2-428
Las estrellas como nuestro Sol o unas pocas veces más masivas acaban sus días como nebulosas planetarias, expulsando al medio interestelar su propia corteza, una espectacular nube de gas que el núcleo inerte de la estrella ilumina durante varios miles de años. Este núcleo, que pasa a llamarse “enana blanca”, carece de reacciones nucleares y lo único que impide que la estrella colapse bajo su enorme gravedad es la presión que ejercen sus electrones, ahora arrancados de los átomos de los que formaban parte.
Sin embargo, es la nebulosa, una espectacular nube de gas de un año-luz de tamaño y dotada de un anillo central y dos lóbulos a la manera de un diábolo o reloj de arena, la que inicialmente atrajo la atención de los investigadores.
"Buscábamos responder a la cuestión, aún a debate, de cómo se forma una nebulosa bipolar a partir de una estrella que esencialmente es esférica", afirma Miguel Santander, del Observatorio Astronómico Nacional (OAN/CSIC) y primer autor del presente estudio. Según una hipótesis cada vez más popular, la presencia de una estrella compañera aportaría suficiente momento angular como para que la envoltura estelar fuera expulsada favoreciendo unas direcciones sobre otras y dando lugar a una nebulosa con un alto grado de simetría. El estudio de la variación periódica de la intensidad luminosa proveniente del núcleo de Henize 2-428 confirmó esta hipótesis revelando que el objeto central, en realidad, está formado por dos estrellas girando la una en torno a la otra a una velocidad tal que completan una órbita cada poco más de 4 horas.
Pero las variaciones luminosas escondían una sorpresa. "La forma de la curva de luz sugería que ambas estrellas (y no solo una de ellas, como es habitual en estos casos) se encuentran distorsionadas por el tirón gravitatorio de la compañera", afirma Pablo Rodríguez Gil, investigador del IAC/ULL y segundo autor del estudio. Además, los espectros "indicaban que la estrella compañera sería una versión casi gemela de la principal".
El paso siguiente fue determinar las velocidades orbitales de ambas estrellas. Para medirlas de forma fiable, los investigadores tuvieron que recurrir a un telescopio de gran tamaño como el Gran Telescopio CANARIAS (GTC), en el Observatorio del Roque de los Muchachos, en La Palma.
"Los datos de GTC, junto con los de la curva de luz, nos permitieron determinar las masas de ambas estrellas y su separación. Y aquí es donde vino la gran sorpresa", dice Romano Corradi, investigador del IAC y otro de los autores. Cada una de las estrellas tiene casi la masa del Sol y están lo suficientemente cerca la una de la otra como para que, de acuerdo con la Teoría de la Relatividad General, se aproximen en espiral debido a la emisión de ondas gravitatorias y se fundan en una sola dentro de 700 millones de años. Esta estrella resultante será tan masiva que ni siquiera la presión de degeneración de sus electrones será suficiente para detener el colapso y la subsiguiente explosión como supernova. "Hasta ahora, la formación de supernovas de tipo Ia mediante la fusión de dos enanas blancas era algo exclusivo de la teoría", explica David Jones, también investigador del IAC y coautor del artículo.
"Se trata de un sistema muy enigmático", concluye Santander, "que tendrá repercusiones en el estudio de las supernovas de tipo Ia, ampliamente utilizadas para medir distancias y gracias a las cuales se descubrió que el Universo se expande cada vez más rápido, debido a algo que hemos dado en llamar energía oscura".
IAC
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