La supernova Lackluster revela un raro par de estrellas en la Vía Láctea

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Un sistema estelar inusual hizo más ruido y menos explosión cuando explotó en una supernova.

La débil explosión, conocida como supernova «ultraabstracta», llevó a los investigadores a descubrir las dos estrellas a 11.000 años luz de la Tierra.

Es la primera detección confirmada de un sistema estelar que algún día creará kilonovas, cuando las estrellas de neutrones chocan y explotan, lanzando oro y otros elementos pesados ​​al espacio. Se cree que el raro par estelar es uno de los 10 de este tipo en la Vía Láctea.

El descubrimiento viene desde hace mucho tiempo.

En 2016, el Observatorio Neil Gehrels Swift de la NASA detectó un gran destello de luz de rayos X, que se originó en la misma región del cielo que una estrella Be caliente y brillante.

Los astrónomos tenían curiosidad por saber si los dos podrían vincularse, por lo que los datos se capturaron utilizando el telescopio de 1,5 metros del Observatorio Interamericano Cerro Tololo en el norte de Chile.

Uno de los interesados ​​en usar estos datos para aprender más sobre la estrella ha sido el Dr. Noel Richardson, quien ahora es profesor asistente de física y astronomía en la Universidad Aeronáutica Embry-Riddle.

En 2019, Clarissa Pavao, estudiante de la universidad, llamó a Richardson mientras asistía a una clase de astronomía para preguntarle si tenía algún proyecto en el que pudiera trabajar para adquirir experiencia en investigación astronómica. Compartió datos del telescopio con ella y durante la pandemia, Pavao aprendió a trabajar con datos del telescopio en Chile y a limpiarlos para reducir la distorsión.

«Un telescopio mira una estrella y capta toda la luz para que pueda ver de qué elementos está hecha esa estrella, pero las estrellas Be tienden a tener discos de materia a su alrededor», dijo Pavao. «Es difícil ver todas estas cosas de primera mano».

Envió sus resultados preliminares, que parecían algo así como un diagrama de dispersión, a Richardson, quien se dio cuenta de que había determinado una órbita para el sistema estelar doble. Las observaciones de seguimiento les ayudaron a verificar la órbita del sistema estelar binario, llamado CPD-29 2176.

Pero esta órbita no era lo que esperaban. Normalmente, las estrellas binarias se orbitan entre sí en una órbita elíptica. En CPD-29 2176, una estrella orbita alrededor de la otra en un patrón circular que se repite cada 60 días.

Las dos estrellas, una más grande y otra más pequeña, se orbitaban entre sí en una órbita muy cercana. Con el tiempo, dijo Richardson, la estrella más grande comienza a arrojar su propio hidrógeno, liberando material sobre la estrella más pequeña, que crece de 8 o 9 veces la masa de nuestro Sol a 18 o 19 veces la masa de nuestro Sol. A modo de comparación, la masa del Sol es 333.000 veces la de la Tierra.

Este diagrama muestra la evolución del sistema estelar CPD-29 2176.

La estrella principal se hizo cada vez más pequeña a medida que se construía la estrella secundaria, y cuando agotó todo su combustible, no había suficiente para crear una supernova masiva y energética para lanzar el material restante al espacio.

En cambio, la explosión fue más como un encendido fallido de fuegos artificiales.

«La estrella estaba tan agotada que la explosión no tuvo suficiente energía para llevar su órbita a la forma elíptica típica que se ve en binarias similares», dijo Richardson.

Lo que quedó después de la supernova fue un remanente denso conocido como estrella de neutrones, que ahora orbita alrededor de la estrella masiva que gira rápidamente. El par de estrellas permanecerá en una configuración estable durante unos 5 a 7 millones de años. Debido a que tanto la masa como el momento angular se han transferido a la estrella Be, libera un disco de gas para mantener el equilibrio y garantizar que no se rompa.

Eventualmente, la estrella secundaria también se quemará con su combustible, expandiéndose y liberando material como lo hizo la primera estrella. Pero esta materia no podría acumularse fácilmente en la estrella de neutrones, por lo que, en cambio, el sistema estelar la expulsaría por el espacio. Es probable que la estrella secundaria experimente una supernova débil similar y se transforme en una estrella de neutrones.

Con el tiempo, probablemente unos pocos miles de millones de años, las dos estrellas de neutrones se fusionarán y eventualmente explotarán en un radio. kilonovalibera elementos pesados ​​como el oro en el universo.

«Esos elementos pesados ​​nos permiten vivir de la forma en que lo hacemos. Por ejemplo, la mayor parte del oro fue creado por estrellas que se asemejan a los restos de una supernova o una estrella de neutrones en el sistema binario que estudiamos. La astronomía profundiza nuestra comprensión del mundo y nuestro lugar en él”, dijo Richardson.

“Cuando miramos estas cosas, estamos mirando hacia atrás en el tiempo”, dijo Pavao. «Estamos aprendiendo más sobre la cosmogonía, que nos dirá hacia dónde se dirige nuestro sistema solar. Como humanos, comenzamos con los mismos elementos que estas estrellas».

Un estudio que detalla sus hallazgos fue publicado el miércoles en la revista naturaleza.

Richardson y Pavau también trabajaron con el físico Jean J. Eldridge de la Universidad de Auckland en Nueva Zelanda, experto en sistemas de estrellas binarias y su evolución. Eldridge revisó miles de modelos de estrellas binarias y estimó que probablemente solo haya 10 en toda la Vía Láctea similares a los de su estudio.

A continuación, los investigadores quieren trabajar para aprender más sobre Be Star y esperan realizar observaciones de seguimiento con el telescopio espacial Hubble. Pavau también tiene la vista puesta en graduarse, y continúa trabajando en la investigación astrofísica utilizando las nuevas habilidades que ha adquirido.

«Nunca pensé que estaría trabajando en la historia evolutiva de los sistemas estelares binarios y las supernovas», dijo Pavau. «Fue un proyecto increíble».

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