Astrónomos rusos y extranjeros han descubierto una estrella de "carbono" extremadamente inusual en la constelación de Casiopea, que surgió hace varias decenas de miles de años como resultado de la fusión de grandes enanas blancas. En un futuro cercano, explotará y se convertirá en un púlsar, según un artículo de la revista Nature Astronomy.
Las enanas blancas son los restos de viejas estrellas "quemadas" de pequeña masa, desprovistas de sus propias fuentes de energía. Las enanas blancas aparecen en la etapa final de la evolución de las estrellas con una masa que no excede la masa solar en más de 10 veces. Finalmente, nuestra estrella también se convertirá en una enana blanca.
Los astrofísicos están interesados en estas "estrellas muertas" por varias razones. Primero, son los progenitores de las supernovas de tipo I, que permiten estimaciones muy precisas de distancias en el espacio. En segundo lugar, consisten en materia superdensa exótica, cuyas propiedades y estructura los científicos aún no han entendido completamente.
La respuesta a esta pregunta es importante porque determina qué debería suceder cuando las enanas blancas se fusionen. Ahora los científicos creen que si la masa combinada de dos luminarias envejecidas excede el llamado límite de Chandrasekhar, que es 1,4 veces la masa del Sol, entonces el producto de su fusión se vuelve inestable y se convierte en un tipo diferente de objeto.
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Dependiendo de la velocidad y otros parámetros de la fusión, este proceso puede generar tanto una poderosa explosión termonuclear, una explosión de supernova de tipo I, o llevar a la formación de una estrella de neutrones.
Durante mucho tiempo, los científicos creyeron que la fusión de todas las grandes enanas blancas, cuya masa excede significativamente el límite de Chandrasekhar, está casi garantizado que terminará en una explosión de supernova. La creencia en esta idea se hizo añicos en 2003 cuando astrónomos de Estados Unidos y Canadá registraron un destello extremadamente inusual en el cielo. Tenía todas las características de una supernova del primer tipo, pero al mismo tiempo fue generado por un objeto cuya masa excedía la masa solar al menos dos veces.
Su descubrimiento causó mucha controversia, ya que las teorías que existían en ese momento no podían explicar ni el mecanismo de su nacimiento, y la mera existencia de tal brote contradecía la idea bien establecida de que todas las supernovas del primer tipo tienen el mismo poder y otras propiedades ligadas al límite de Chandrasekhar.
Gvaramadze y sus colegas han descubierto una estrella muy inusual, cuya existencia respalda una de las explicaciones de cómo podrían haber ocurrido el estallido de 2003 y varias otras supernovas anormalmente poderosas registradas en los años siguientes.
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Inicialmente, como explican los astrónomos, no buscaban enanas blancas y rastros de sus colisiones, sino nebulosas que surgen en las proximidades de grandes estrellas envejecidas en las últimas etapas de sus vidas. Para ello, los científicos estudiaron imágenes del cielo nocturno tomadas por el telescopio en órbita infrarroja WISE y otros observatorios de este tipo.
Su atención fue atraída por una pequeña nebulosa J005311, ubicada a unos 10 mil años de distancia de nosotros en dirección a la constelación de Casiopea. Cuando Gvaramadze y su equipo intentaron encontrar la estrella madre usando el telescopio BTA en el Observatorio Astrofísico Especial en Nizhny Arkhyz, se llevaron una sorpresa.
En el centro de esta nebulosa vivía una estrella extremadamente inusual, aparentemente similar a las llamadas estrellas Wolf-Rayet, las estrellas más inquietas y de corta duración del universo. Al igual que sus supuestos "primos", la estrella en el centro de J005311 era increíblemente caliente: la temperatura de su superficie excedía los 200 mil Kelvin. Al mismo tiempo, arrojó enormes cantidades de gas al medio ambiente, acelerándolo a 16 mil kilómetros por segundo, o el 5% de la velocidad de la luz.
Por otro lado, era aproximadamente cuatro veces más tenue que incluso las estrellas Wolf-Rayet más modestas, pero su espectro era completamente diferente incluso de las formas más activas de tales estrellas. Además, su interior estaba compuesto casi en su totalidad por dos elementos: oxígeno y carbono, y el hidrógeno y el helio estaban completamente ausentes en el interior de J005311 y en su cubierta de gas.
Estas inconsistencias hicieron que los científicos se preguntaran cómo surgió tal objeto. Refiriéndose al famoso diagrama de Hertzsprung-Russell, los astrónomos rusos y extranjeros notaron que las estrellas formadas como resultado de la fusión de grandes enanas blancas deberían tener propiedades similares.
Los teóricos, como señalan los investigadores, han predicho durante mucho tiempo la existencia de tales objetos, cuya masa es notablemente más alta que el límite de Chandrasekhar, pero hasta ahora nadie los ha encontrado.
Como muestran estos cálculos, estos objetos superpesados pueden formarse si las entrañas de las enanas blancas se calientan lo suficientemente rápido durante su fusión. En este caso, el carbono tendrá tiempo de "encenderse" en las entrañas de la nueva estrella incluso antes de que esté fuertemente comprimido.
Esto detendrá la explosión termonuclear, generará una pequeña nebulosa de oxígeno incandescente y neón, y en su interior aparecerá un objeto supercaliente único, que vivirá durante varias decenas de miles de años. Después de que la estrella "renacida" haya agotado todas sus reservas de carbono y oxígeno, se contraerá aún más, lo que conducirá al nacimiento de una débil supernova y una pequeña estrella de neutrones.
Como muestran los cálculos de Gvaramadze y sus colegas, esto debería suceder en un futuro muy cercano. J005311 tiene ahora unos 16 mil años, lo que significa que se encuentra en las últimas etapas de su "nueva vida". Es posible que la humanidad sea testigo de este trascendental evento, concluyen los científicos.
