Las enanas blancas aún pueden experimentar una actividad termonuclear estable

Para investigar la física que respalda la evolución de las enanas blancas, los astrónomos han comparado las enanas blancas frías en dos cúmulos estelares masivos: los cúmulos globulares M3 y M13. Estos dos grupos comparten muchas propiedades físicas, como la edad y la mineralización, pero los grupos de estrellas que eventualmente darán lugar a las enanas blancas son diferentes. Juntos, esto convierte a M3 y M13 en un laboratorio natural ideal para probar qué tan fríos son los diferentes grupos de enanas blancas. Crédito: ESA / Hubble & NASA, G. Piotto et al.

¿Pueden las estrellas moribundas hacerlas parecer más jóvenes? Nueva guía de NASA/Esto es increíble telescopio espacial Hubble Señala que las enanas blancas pueden seguir quemando hidrógeno en las últimas etapas de sus vidas, haciéndolas parecer más jóvenes de lo que realmente son. Este descubrimiento puede tener consecuencias sobre cómo los astrónomos miden las edades de los cúmulos estelares.

La visión predominante de las enanas blancas como estrellas inertes de enfriamiento lento ha sido desafiada por las observaciones del Telescopio Espacial Hubble de la NASA / ESA. Un grupo internacional de astrónomos ha descubierto la primera evidencia de que las enanas blancas pueden ralentizar el envejecimiento al quemar hidrógeno en su superficie.

“Hemos encontrado la primera evidencia observacional de que las enanas blancas todavía pueden experimentar una actividad termonuclear estable”, explicó Jianxing Chen del Alma Mater Studiorum Universita di Bologna y el Instituto Nacional de Astrofísica de Italia, que dirigió la investigación. “Fue una gran sorpresa, porque va en contra de lo común”.

Las enanas blancas son estrellas lentamente frías que mudan sus capas externas durante las últimas etapas de sus vidas. Son cosas comunes en el universo. Aproximadamente el 98% de todas las estrellas del universo eventualmente terminarán como enanas blancas, incluido nuestro sol.^[1] El estudio de estas etapas de enfriamiento ayuda a los astrónomos a comprender no solo las enanas blancas, sino también sus primeras etapas.

Para investigar la física subyacente enano blanco Evolución, los astrónomos han comparado las enanas blancas frías en dos cúmulos estelares masivos: los cúmulos globulares M3 y M13.^[2] Estos dos grupos comparten muchas propiedades físicas como la edad y la mineralización.^[3] Pero las constelaciones de estrellas que eventualmente darán lugar a diferentes enanas blancas. En particular, el color general de las estrellas en la fase de evolución conocida como rama horizontal es más azul en M13, lo que indica la presencia de un grupo de estrellas más calientes. Juntos, esto convierte a M3 y M13 en un laboratorio natural ideal para probar qué tan fríos son los diferentes grupos de enanas blancas.

Esta imagen muestra una vista a gran escala del M13. Crédito de la imagen: ESA / Hubble, Digital Sky Survey 2. Agradecimientos: D. De Martin

“La notable calidad de nuestras observaciones del Hubble nos ha dado una visión completa de los cúmulos de estrellas de los dos grupos globulares”, continuó Chen. “Esto nos permitió comparar cómo se desarrollan las estrellas en M3 y M13”.

Usando la cámara de campo amplio 3 del Hubble, el equipo observó M3 y M13 en longitudes de onda cercanas al ultravioleta, lo que les permitió comparar más de 700 enanas blancas en los dos grupos. Descubrieron que M3 contiene enanas blancas estándar que simplemente enfrían los núcleos estelares. Por otro lado, M13 tiene dos conjuntos de enanas blancas: las enanas blancas estándar y las que lograron adherirse a una capa exterior de hidrógeno, lo que les permite arder más tiempo y, por lo tanto, enfriarse lentamente.

Al comparar sus resultados con simulaciones por computadora de la evolución estelar en M13, los investigadores pudieron demostrar que casi el 70% de las enanas blancas de M13 queman hidrógeno en sus superficies, lo que ralentiza la velocidad de enfriamiento.

Esta foto muestra una vista amplia del M3. Crédito de la imagen: ESA / Hubble, Digital Sky Survey 2. Agradecimientos: D. De Martin

Este descubrimiento puede tener consecuencias sobre cómo los astrónomos miden las edades de las estrellas del mundo. vía Láctea. La evolución de las enanas blancas se modeló previamente como un proceso de enfriamiento predecible. Esta relación relativamente directa entre la edad y la temperatura ha llevado a los astrónomos a utilizar la tasa de enfriamiento de la enana blanca como un reloj natural para determinar las edades de los cúmulos estelares, especialmente los cúmulos globulares y abiertos. Sin embargo, la quema de hidrógeno para las enanas blancas podría hacer que estas estimaciones de edad sean inexactas hasta en mil millones de años.

“Nuestro descubrimiento desafía la definición de enanas blancas cuando observamos una nueva perspectiva sobre la forma en que envejecen las estrellas”, agregó Francesco Ferraro, del Alma Mater Studiorum Universita di Bologna y del Instituto Nacional de Astrofísica de Italia, que coordinó el estudio. “Ahora estamos estudiando otros cúmulos similares a M13 para restringir las condiciones que impulsan a las estrellas a mantener la delgada envoltura de hidrógeno que les permite envejecer lentamente”.

Notas

1. El Sol tiene solo 4.600 millones de años durante su vida útil de 10.000 millones de años. Una vez que el Sol agota el hidrógeno en su núcleo, el Sol se convertirá en un gigante rojo, envolviendo los planetas internos y quemando la superficie de la Tierra. Luego se desprenderá de sus capas externas, dejando el núcleo expuesto al sol como una enana blanca que se enfría lentamente. Esta brasa estelar sería increíblemente densa, reuniendo una parte significativa de la masa del Sol en una esfera aproximadamente del tamaño de la Tierra.
2. M3 contiene casi medio millón de estrellas y se encuentra en la constelación de Canes Venatici. M13, a veces conocido como el Gran Cúmulo Globular de Hércules, contiene un poco menos de estrellas, solo varios cientos de miles. Las enanas blancas se utilizan a menudo para estimar las edades de los cúmulos globulares, por lo que se ha dedicado una cantidad significativa del tiempo del Hubble a explorar las enanas blancas en cúmulos globulares antiguos y densamente poblados. Hubble observó directamente la presencia de enanas blancas en cúmulos de estrellas globulares por primera vez en 2006.
3. Los astrónomos usan la palabra “metálico” para describir la proporción de una estrella que se compone de elementos distintos al hidrógeno y el helio. La gran mayoría de la materia en el universo es hidrógeno o helio; tomemos el Sol, por ejemplo, el 74,9% de su masa es hidrógeno, el 23,8% es helio y el 1,3% restante es una mezcla de todos los demás elementos, a los que se refieren los astrónomos. como “metales”.

más información

El telescopio espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la Agencia Espacial Europea y la NASA.

El equipo internacional de astrónomos de este estudio está formado por Jiancheng Chen (Alma Mater Studiorum Universita di Bologna y Observatorio de Astrofísica y Espacio en Bolonia), Francesco R Ferraro (Alma Mater Studiorum Universita di Bologna y Observatorio de Astrofísica y Astronomía en Bolonia), Mario Cadialano ( Observatorio de Astrofísica y Ciencias Espaciales de Bolonia), Maurizio Salaris (Universidad John Moores de Liverpool), Barbara Lanzoni (Alma Mater Studiorum Universita di Bologna y Observatorio de Astrofísica y Ciencias del Espacio de Bolonia), Christina Palanca (Alma Mater Studiorum Universita di Bologna) y Leandro G. Althaus (Universidad Nacional de La Plata y CCT – CONICET Centro Cientifico Tecnologico La Plata) y Emanuele Dalessandro (Observatorio de Astrofísica y Ciencias del Espacio en Bolonia).