Descubierto un sistema estelar binario con eclipses únicos

Astrofísicos de la UC Santa Barbara son los primeros científicos en identificar dos estrellas enanas blancas en un sistema binario eclipsante, permitiendo la primera medida directa del radio de una rara enana blanca compuesta de helio puro. Los resultados se publican en la revista Astrophysical Journal Letters. Estas observaciones son las primeras en confirmar una teoría sobre un cierto tipo de estrella enana blanca.

Crédito: Steve Howell/Pete Marenfeld/NOAO

La historia empieza con las observaciones de Justin Steinfadt, estudiante graduado de física en la UCSB que ha estado monitorizando estrellas enanas blancas como parte de su tesis doctoral junto a Lars Bildsten, profesor y miembro permanente del Instituto Kavli de Física Teórica (KITP) de la UCSB, y Steve Howell, astrónomo del Observatorio Nacional de Astronomía Óptica (NOAO) en Tucson, Arizona.

Descubrieron breves eclipses durante las observaciones de la estrella NLTT 11748 con el Telescopio Faulkes Norte del Telescopio Global del Observatorio Las Cumbres (LCOGT), una institución afiliada a la UCSB. NLTT 11748 es una de las pocas enanas blancas de muy baja masa y núcleo de helio que están bajo cuidadoso estudio por sus variaciones de brillo. Rápidas instantáneas de la estrella – aproximadamente una exposición cada minuto – encontraron algunas imágenes consecutivas donde la estrella era ligeramente más tenue. Steinfadt rápidamente se dio cuenta de la importancia de este inesperado descubrimiento. “Hemos estado mirando muchas estrellas, ¡pero sigo pensando que tuvimos suerte!”, comenta.

Avi Shporer, becario de posdoctorado en la UCSB y LCOGT, ayudó con las observaciones y rápidamente prestó su experiencia al descubrimiento. “Sabíamos que era algo inusual, especialmente cuando confirmamos estas caídas la siguiente noche”, dice Shporer. Los científicos observaron eclipses de tres minutos de la estrella binarias dos veces durante la órbita de 5,6 horas.

La emoción por el descubrimiento y la necesidad de confirmación llevaron rápidamente al uso del Telescopio Keck de 10 metros situado en Mauna Kea, Hawai, sólo cinco semanas después de la primera observación. El equipo también contó con David Kaplan, Miembro de Hubble y becario de posdoctorado en KITP. Bildsten y Kaplan lograron su uso del telescopio Keck intercambiando tiempo que habían reservado para otro proyecto con Geoff Marcy de la UC Berkeley.

Durante esa noche, los científicos fueron capaces de medir el cambiante desplazamiento Doppler de la estrella NLTT 11748 cuando orbitaba a su tenue pero más masiva enana blanca compañera. “Fue asombroso ser testigos del cambio de velocidad en la estrella en apenas unos minutos”, dice Kaplan, que estuvo presente en el telescopio Keck durante las observaciones.

Estas observaciones llevaron a la confirmación de una importante teoría sobre las enanas blancas. Las estrellas terminan sus vidas de muchas formas. “La formación de tal sistema binario que contiene una enana blanca de helio y masa baja tiene que ser el resultado de interacciones y pérdida de masa entre las dos estrellas originales”, dice Howell. Las enanas blancas son remanentes muy densos de estrellas como el Sol, con dimensiones comparables a las de la Tierra. Una estrella se convierte en enana blanca cuando ha agotado su combustible nuclear y todo lo que queda es el denso núcleo interior, normalmente hecho de carbono y oxígeno.

Una de las estrellas en la binaria recientemente descubierta es una enana blanca relativamente rara de núcleo de helio con una masa de sólo de un 10 a un 20 por ciento la del Sol. La existencia de estas estrellas especiales se ha sabido desde hace más de 20 años. El trabajo teórico predijo que estas estrellas son más calientes y grandes que las enanas blancas comunes. Hasta ahora su tamaño nunca había sido medido. Las observaciones de la estrella NLTT 11748 por este grupo de investigación ha arrojado las primeras medidas directas del radio de una inusual enana blanca que confirma la teoría.

La otra estrella en la binaria también es una enana blanca, aunque una algo más común, compuesta mayormente de carbono y oxígeno con aproximadamente el 70 por ciento de la masa del Sol. Esta estrella es más masiva y también menor que la otra enana blanca. La luz que emite es 30 veces más tenue que la de su compañera en la binaria.

Bildsten da crédito a las colaboraciones científicas del UCSB por el éxito de este trabajo, señalando que el equipo original fue expandido para incluir al KITP, el Departamento de Física y el LCOGT para dar una rápida respuesta al nuevo descubrimiento.

“Una posibilidad particularmente intrigante a evaluar es qué sucederá en 6000-10 000 millones de años”, dice Bildsten. “Esta binaria está emitiendo ondas gravitatorias a un ritmo que forzará a las dos enanas blancas a entrar en contacto. Lo que suceda entonces nadie puede imaginarlo”.

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Fecha Original: 18 de mayo de 2010
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Vía: Ciencia Kanija