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Un sistema estelar inusual hizo más efervescencia y menos truenos cuando explotó en una supernova.
La débil explosión, llamada supernova «ultrarayada», llevó a los investigadores a descubrir dos estrellas a 11.000 años luz de la Tierra.
Esta es la primera detección confirmada de un sistema estelar que algún día producirá una kilonova cuando las estrellas de neutrones colisionen y exploten, liberando oro y otros elementos pesados al espacio. Se cree que el raro par de estrellas es uno de los 10 en la galaxia de la Vía Láctea.
El descubrimiento se había retrasado mucho.
En 2016, el Observatorio Neil Gehrels Swift de la NASA detectó un gran resplandor de rayos X que parecía originarse en la misma región del cielo que una estrella de tipo B caliente y brillante.
Los astrónomos tenían curiosidad por saber si podían conectar los dos, por lo que los datos se capturaron utilizando el telescopio de 1,5 metros en el Observatorio Interamericano Cerro Tololo en el norte de Chile.
Uno de los interesados en utilizar estos datos para conocer más sobre esta estrella es el Dr. noel d Richardson, ahora profesor asistente de física y astronomía en la Universidad Aeronáutica Embry-Riddle.
En 2019, Clarissa Pao, estudiante de la universidad, se acercó a Richardson mientras tomaba una clase de astronomía y le preguntó si tenía planes de adquirir experiencia práctica en la investigación astronómica. Compartió los datos del telescopio con ella y durante la pandemia, Pao aprendió cómo trabajar con los datos del telescopio en Chile y cómo limpiarlos para reducir la distorsión.
«El telescopio mira una estrella y capta toda la luz, por lo que puedes ver los elementos que componen esta estrella, pero las estrellas tienen discos a su alrededor», dijo Bao. «Es difícil ver todo directamente».
Envió sus resultados preliminares, que parecían algo así como un diagrama de dispersión, a Richardson, quien reconoció que había seguido la órbita del sistema estelar binario. Las observaciones de seguimiento les ayudaron a verificar la órbita de un sistema estelar binario llamado CPD-29 2176.
Pero la órbita no era lo que esperaban. Generalmente, las estrellas binarias giran unas alrededor de otras en órbitas de forma ovalada. En CPD-29 2176, una estrella orbita a la otra en un patrón circular cada 60 días.
Dos estrellas, una más grande y otra más pequeña, se orbitaban entre sí en órbitas muy cercanas. Con el tiempo, la estrella más grande comenzó a expulsar su hidrógeno, liberando material sobre la estrella más pequeña, que podría crecer desde 8 o 9 veces la masa de nuestro Sol hasta 18 o 19 veces la masa de nuestro Sol, dijo Richardson. En comparación, nuestro Sol tiene 333.000 veces la masa de la Tierra.
La estrella principal se hizo cada vez más pequeña a medida que se formaba la estrella secundaria, y cuando agotó todo su combustible, no tenía suficiente para producir una gran supernova energética para liberar el material restante al espacio.
En cambio, la explosión fue como un petardo estallando.
«La estrella está tan agotada que la explosión ni siquiera tiene suficiente energía para impulsar (su) órbita a la forma elíptica típica que se ve en binarias similares», dijo Richardson.
Lo que queda después de la supernova ultradesnuda es un remanente denso llamado estrella de neutrones, que ahora orbita alrededor de la estrella masiva que gira rápidamente. El par de estrellas permanece en una configuración estable durante unos 5 a 7 millones de años. A medida que tanto la masa como el momento angular se transfieren a la estrella Be, expulsa discos de gas para mantener el equilibrio y garantizar que no se rompa.
Eventualmente, la segunda estrella quemará su combustible y se expandirá, liberando el mismo material que la primera estrella. Pero ese material no puede acumularse fácilmente en una estrella de neutrones, por lo que, en cambio, el sistema estelar emitirá material a través del espacio. Una estrella secundaria experimenta una supernova tenue similar y se convierte en una estrella de neutrones.
Con el tiempo, digamos dos mil millones de años, las dos estrellas de neutrones se fusionarán y eventualmente explotarán. kilonovaLibera elementos más pesados como el oro en el universo.
«Esos elementos más pesados nos permiten vivir de la forma en que lo hacemos. Por ejemplo, la mayor parte del oro fue creado por estrellas como la reliquia de la supernova o la estrella de neutrones en el sistema binario que estudiamos. La astronomía profundiza nuestra comprensión del universo y nuestro lugar en él. ”, dijo Richardson.
«Cuando miramos estos objetos, estamos mirando hacia atrás en el tiempo», dijo Bao. “Cuanto más aprendemos sobre los orígenes del universo, más aprendemos sobre 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 Pao y el físico John J. de la Universidad de Auckland en Nueva Zelanda. Trabajó con Eldridge, un experto en sistemas estelares binarios y su evolución. Eldridge revisó miles de muestras de estrellas binarias y estimó que solo hay 10 en toda la galaxia de la Vía Láctea como la de su estudio.
A continuación, los investigadores quieren trabajar para aprender más sobre la estrella Be y esperan realizar observaciones de seguimiento utilizando el Telescopio Espacial Hubble. Bavao tiene la vista puesta en obtener un título y continuar trabajando en la investigación de física espacial 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 Pao. «Es un proyecto maravilloso».
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