Astrónomos confirman la muerte prematura de una estrella

Un grupo de científicos de universidades e institutos brasileños observa un astro que desciende a la condición de enana branca por la acción de su compañera estelar

Por Elton Alisson  |  Agência FAPESP – Un grupo de astrónomos brasileños observó una pareja de objetos celestes (un sistema binario) bastante rara en la Vía Láctea, compuesta por una enana blanca de bajísima masa y una enana marrón. 

Al analizar estas estrellas más detenidamente, constataron algo poco común: la enana blanca, que corresponde al estadio final de una estrella de masa intermedia (entre 0,5 y 8 veces la masa del Sol), tuvo su trayectoria interrumpida tempranamente por su compañera, una enana marrón, que la mató prematuramente por “desnutrición” o pérdida de materia. 

Estas observaciones, realizadas entre 2005 y 2013 en el Observatorio de Pico dos Dias, en Brazópolis (Minas Gerais, Brasil) y en el banco de datos públicos del telescopio William Herschel, localizado en Canarias, en el marco de un proyecto que contó con el apoyo de la FAPESP, aparecen descritas en un artículo publicado en Monthly Notice of the Royal Astronomical Society. 

“Este tipo de sistema binario, de baja masa, es relativamente raro. Hasta ahora sólo se conocían unas pocas decenas de ellos”, declaró Leonardo Andrade de Almeida, posdoctorando en el Instituto de Astronomía, Geofísica y Ciencias Atmosféricas de la Universidad de São Paulo (IAG-USP) y primer autor del estudio, a Agência FAPESP.

Según Andrade de Almeida, este sistema binario, ubicado en la constelación de Perseo, tiene una masa superbaja y es el menos masivo de este tipo identificado hasta ahora. El investigador, que realizó este estudio en colaboración con colegas del Instituto Nacional de Investigaciones Espaciales (Inpe) y de la Universidad Estadual de Feira de Santana (UEFS), en Bahía, es becario de la FAPESP en el marco de un estudio que lleva adelante bajo la supervisión del profesor Augusto Damineli. 

La enana blanca tiene entre dos y tres décimas de la masa del Sol y una temperatura superficial de 28,5 mil Kelvin (K). La enana marrón posee una masa equivalente a entre 36 y 46 masas de Júpiter, el mayor planeta del Sistema Solar. 

Antes de descender de estatus, la enana blanca era una estrella normal. Al ser más masiva que su compañera, evolucionó más rápido, generando un núcleo de helio al quemar hidrógeno durante su existencia. 

Al quemar hidrógeno en forma acelerada en la capa que envuelve al núcleo de helio, la estrella avanzaba hacia la categoría de gigante roja –seguiendo la trayectoria natural de las estrellas del tipo solar– y puede haber alcanzado un radio mayor que la distancia que existe entre la Tierra y el Sol (alrededor de 150 millones de kilómetros). 

Con esa pujanza, empezó a interactuar no sólo gravitacionalmente sino también transfiriéndole masa a su compañera. “Esa transferencia de masa de la estrella más masiva –el objeto primario– a su compañera, que es el objeto secundario, ocurrió en forma desenfrenada e inestable, y en un corto lapso de tiempo”, explicó Andrade de Almeida. 

El objeto secundario fue atraído y “tragado” por la atmósfera del primario –denominada envoltura–, donde empezó a orbitar. Durante ese proceso de atracción, el objeto secundario perdió el momento angular orbital (una magnitud física asociada al movimiento de translación de un cuerpo) debido al choque y al rozamiento con la envoltura del objeto primario, que se transformó en energía cinética para la envoltura.

Cuando la energía que el objeto secundario transfirió llegó a un punto en el cual superó a la fuerza gravitacional que mantenía a la envoltura sujeta al núcleo del objeto primario, se produjo una gran eyección de materia del sistema que dejó al objeto primario desvestido, con su núcleo de helio expuesto. 

Como la materia eyectada corresponde a una gran parte de la masa del objeto primario, su muerte prematura quedó establecida debido a que en esa condición ya no logró quemar helio de su núcleo y generar luz propia. Por eso pasó a considerársela una enana branca, según explicó Andrade de Almeida. 

“El objeto secundario, que actualmente es una enana marrón, también habría adquirido un poco de materia cuando compartió la envoltura con el objeto primario, pero no fue lo suficiente como para llegar a erigirse en una nueva estrella”, estimó el investigador.

El origen de los objetos 

Según Andrade de Almeida, el descubrimiento de este sistema binario, compuesto por un objeto con su núcleo expuesto orbitando alrededor de otro objeto frío en un corto lapso de tiempo, de aproximadamente tres horas, podrá contribuir para entender mejor de qué manera se generan objetos calientes y compactos como las enanas blancas de baja masa, descubiertas hace poco tiempo.

Este tipo de objetos muertos sólo pueden transformarse dentro de sistemas binarios, considerando la edad del Universo. “Los sistemas binarios suministran un modo de medición directa del principal parámetro de las estrellas, que es su masa”, dijo Andrade de Almeida.

Alrededor del 50% de las estrellas de baja masa existentes en la Vía Láctea corresponden a sistemas binarios. Entre las estrellas de alta masa, este índice asciende casi al 100%, y el 75% interactúan de alguna manera: intercambiando materia, mediante el aumento de la velocidad de rotación de los componentes y por la vía de la fusión, estimó el investigador. 

“Por eso los sistemas binarios son cruciales para entender el ciclo de vida de las estrellas”, dijo Andrade de Almeida. 

Puede leerse el artículo intitulado HS2231+2441: an HW Vir systen composed by a low-mas white dwarf and a brown dwarf, de Leonardo A. de Almeida, Augusto Damineli, Cláudia V. Rodrigues, Marildo G. Pereira y Francisco Jablonski, en el siguiente enlace: arxiv.org/abs/1708.04623.