¿Cuándo una nova deja de ser una nova? Cuando colisionan una enana blanca y una enana marrón

8 octubre, 2018

Artículo Científico

Gracias al Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un equipo internacional de astrónomos encontró indicios de que hubo una colisión de corta duración entre una enana blanca (los antiguos restos de una estrella similar al Sol) y una enana marrón (un astro que nunca llegó a ser estrella debido a la falta de masa suficiente para mantener una fusión nuclear). Dicha colisión, observada desde la Tierra en 1670 y bautizada como Nova sub Capite Cygni (‘nueva estrella bajo la cabeza del cisne’), hoy es conocida como CK Vulpeculae.

En julio de 1670, los astrónomos observaron desde la Tierra la aparición de una “nueva estrella”, o nova, en la constelación Cygnus. Lo que presenciaron fue la aparición de un punto brillante que a continuación se esfumó, volvió a aparecer y luego desapareció del todo en una parte oscura del cielo. Los astrónomos que estudiaron recientemente los restos de este suceso cósmico al principio pensaron que se trataba de la fusión de dos estrellas de secuencia principal, es decir, estrellas que siguen una evolución similar a la del Sol.

No obstante, las nuevas observaciones realizadas con ALMA apuntan a una explicación más intrigante. Tras estudiar los desechos de esta explosión, que produjo dos anillos de polvo y gas que recuerdan un reloj de arena, con un objeto central compacto, los investigadores concluyeron que esta estructura es el resultado de la fusión de una enana marrón (llamada “estrella fallida” porque carece de la masa necesaria para mantener una fusión nuclear) con una enana blanca.

“Ahora pareciera que lo que observamos hace algunos siglos no era lo que hoy consideraríamos una nova propiamente tal. Fue, más bien, la fusión de dos objetos estelares: una enana blanca y una enana marrón. La colisión de estos dos astros arrojó al espacio un cóctel de moléculas e isótopos inusuales que nos proporcionó información nueva sobre la naturaleza de este fenómeno”, explica Sumner Starrfield, astrónomo de la Arizona State University y coautor de un artículo publicado en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Según los investigadores, la enana blanca pudo haber sido unas diez veces más masiva que la enana marrón, pese a ser mucho más pequeña. Mientras la enana blanca giraba en espiral hacia dentro, las fuerzas gravitacionales ejercidas por la enana blanca podrían haberla desintegrado. “Esta es la primera vez que se identifica de manera fehaciente este tipo de fenómeno”, afirma Starrfield.

Como la mayoría de los sistemas estelares de la Vía Láctea son binarios, las colisiones entre estrellas no son tan raras, señalan los astrónomos. Las observaciones de ALMA revelaron nuevos detalles sobre el acontecimiento de 1670. Al estudiar la luz proveniente de dos estrellas más distantes que atraviesa los restos de polvo dejados por la fusión, los investigadores detectaron las huella características del litio, un elemento que se destruye fácilmente dentro de una estrella de secuencia principal, pero no dentro de una enana marrón.

“La presencia del litio, junto con ratios isotópicos inusuales de los elementos carbono, nitrógeno y oxígeno, dejan suponer un flujo de material de una estrella enana marrón hacia la superficie de una enana blanca. La ‘quema’ termonuclear y la erupción de este material dio origen al reloj de arena que vemos hoy”, explica Stewart Eyres, vicedecano de la Facultad de Computación, Ingeniería y Ciencia de la Universidad de Gales del Sur y autor principal del artículo.

Para sorpresa de los investigadores, el reloj de arena también tiene abundantes cantidades de moléculas orgánicas como el formaldehído (H2CO) y la formamida (NH2CHO), un derivado del ácido fórmico. Como estas moléculas no sobrevivirían a una fusión nuclear, lo más probable es que se hayan formado en los desechos de la explosión, lo cual avala la conclusión de que una enana marrón se habría desintegrado tras encontrarse con una enana blanca.

Información adicional

“ALMA Reveals the Aftermath of a White Dwarf—Brown Dwarf Merger in CK Vulpeculae” (‘ALMA revela el resultado de la fusión de una enana blanca con una enana marrón en CK Vulpeculae’), Steward Eyres, Universidad de Central Lancashire; Aneurin Evans, Keele University; Albert Zijlstra, Adam Avison, Universidad de Manchester; Robert Gehrz, Charles Woodward, Universidad de Minnesota; Marcin Hajduk, Universidad de Varmia y Masuria; Sumner Starrfield, Arizona State University; Shazrene Mohamed, Observatorio Astronómico Sudafricano; y R. Mark Wagner, The Ohio State UniversityMonthly Notices of the Royal Astronomical Society [Manuscrito: https://arxiv.org/abs/1809.05849]

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación entre el Observatorio Europeo Austral (ESO), la Fundación Nacional de Ciencia de EE. UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS) en cooperación con la República de Chile. ALMA es financiado por ESO en representación de sus estados miembros, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá (NRC) y el Ministerio de Ciencia y Tecnología de Taiwán (MOST), y por NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán y el Instituto de Ciencias Astronómicas y Espaciales de Corea del Sur (KASI).

La construcción y las operaciones de ALMA son conducidas por ESO en nombre de sus estados miembros; por el Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO), gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI), en representación de Norteamérica; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en nombre de Asia del Este. El Joint ALMA Observatory (JAO) tiene a su cargo la dirección general y la gestión de la construcción, así como la puesta en marcha y las operaciones de ALMA.

Imágenes

Imagen de ALMA de CK Vulpeculae. Una nueva investigación indica que este objeto parecido a un reloj de arena es el resultado de la colisión de una enana marrón y una enana blanca. Crédito: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) / S. P. S. Eyres

Imagen de ALMA de CK Vulpeculae. Una nueva investigación indica que este objeto parecido a un reloj de arena es el resultado de la colisión de una enana marrón y una enana blanca. Crédito: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) / S. P. S. Eyres

Este gráfico de la posición de una nova (marcada en rojo) que apareció en el año 1670 fue registrado por el famoso astrónomo Hevelius y fue publicado por la Royal Society de Inglaterra en su revista Philosophical Transactions. Las nuevas observaciones realizadas con ALMA y otros telescopios han revelado que la estrella que vieron los astrónomos europeos no era una nova, sino una raza mucho más rara y violenta de colisión estelar. Fue lo suficientemente espectacular como para ser visto fácilmente a simple vista durante su primer arrebato, pero las huellas que dejó fueron tan débiles que se necesitó un análisis muy cuidadoso usando telescopios submilimétricos antes de que el misterio pudiera finalmente ser descubierto más de 340 años después. Crédito: Royal Society

Este gráfico de la posición de una nova (marcada en rojo) que apareció en el año 1670 fue registrado por el famoso astrónomo Hevelius y publicado por la Royal Society de Inglaterra en su revista Philosophical Transactions. Las nuevas observaciones realizadas con ALMA y otros telescopios han revelado que la estrella que vieron los astrónomos europeos no era una nova, sino un tipo mucho más raro y violento de colisión estelar. Fue lo suficientemente espectacular como para ser visto fácilmente a simple vista durante su primera explosión, pero las huellas que dejó fueron tan débiles que se necesitó un análisis muy cuidadoso usando telescopios submilimétricos antes de que el misterio pudiera finalmente ser descubierto más de 340 años después. Crédito: Royal Society