Los astrónomos han encontrado una enana blanca que una vez fue dos enanas blancas. El par de estrellas se fusionó en una hace unos 1.300 millones de años. La estrella resultante, llamada WDJ0551 + 4135, está a unos 150 años luz de distancia.
Una enana blanca es el estado final de las estrellas como nuestro Sol. Una vez que han consumido su combustible nuclear, expulsan su material exterior. Lo que queda es una colección de materia indescriptiblemente densa, sin fusión. Su luminosidad proviene de su energía térmica almacenada.
"Esta estrella se destacó como algo que nunca habíamos visto antes".
Autor principal Mark Hollands, Universidad de Warwick.
Esta enana blanca es diferente a las demás. Normalmente, la atmósfera de una enana blanca no contiene mucho carbono. Pero WDJ0551 + 4135 tiene una atmósfera con niveles elevados de carbono. También es mucho más masivo que una enana blanca típica.
Ambas características se destacaron para los astrónomos detrás de un nuevo estudio que anuncia el descubrimiento. El investigador principal del estudio es el Dr. Mark Hollands, del Departamento de Física de la Universidad de Warwick. El estudio se titula "Una enana blanca ultramasiva con una atmósfera mixta de hidrógeno y carbono como un posible remanente de fusión". Se publica en la edición del 2 de marzo de Nature Astronomy.
Antes de que una estrella se convierta en una enana blanca, pasa por una fase gigante roja. Si el gigante rojo no tiene suficiente masa para fusionar carbono, entonces el carbono y el oxígeno se acumularán en una masa en el centro de la estrella. A medida que la estrella arroja sus capas externas, finalmente deja solo un remanente, la enana blanca. La mayoría de los enanos se componen principalmente de ese carbono y oxígeno, aunque hay otros tipos.
Pero normalmente, ese carbono no es visible. Una capa gruesa de helio generalmente lo bloquea. En su estudio, el equipo utilizó el telescopio William Herschel para examinar la enana blanca espectroscópicamente. Eso demostró que la atmósfera tenía un contenido de carbono inusualmente alto, algo que no debería ser posible.
“Esta estrella se destacó como algo que nunca habíamos visto antes. Puede esperar ver una capa externa de hidrógeno, a veces mezclada con helio, o simplemente una mezcla de helio y carbono ", dijo el autor principal Hollands en un comunicado de prensa. "No espera ver esta combinación de hidrógeno y carbono al mismo tiempo, ya que debería haber una capa gruesa de helio en el medio que lo prohíba. Cuando lo miramos, no tenía ningún sentido ".
En términos estelares, la mayoría de las enanas blancas no son tan masivas. Por lo general, son aproximadamente 0.6 veces más masivas que nuestro Sol. Pero WDJ0551 + 4135 es diferente. Su masa es casi el doble que la de una enana blanca típica, a 1,14 masas solares. Todavía es extremadamente compacto para un objeto con tanta masa, al igual que otras enanas blancas. Tiene solo dos tercios del diámetro de la Tierra.
Su velocidad a través del espacio tampoco coincide con otras enanas blancas. Los astrónomos usan el término "estándar local de descanso" para describir el movimiento medio de la materia en la Vía Láctea. Está entre 202 y 241 km / s. Pero WDJ0551 + 4135 viaja a 129? ±? 5? Km? S?1 en relación con el estándar local de descanso, mucho más rápido que otras materias.
Dado que las estrellas más viejas viajan más rápido que las jóvenes, ya que ambas orbitan en la Vía Láctea, esta enana blanca debe ser mayor. De hecho, su alta velocidad significa que es más rápido que el 99% de otras enanas blancas de la galaxia. En su estudio, los autores dicen: "Encontramos que esta velocidad se encuentra en el percentil 99 de la distribución de velocidad tridimensional (3D) de las enanas blancas cercanas con magnitudes absolutas similares. Debido a que la dispersión de la velocidad estelar aumenta con la edad del sistema, la cinemática rápida de WD J0551 + 4135 puede significar una edad del sistema mucho más antigua de lo que implica simplemente el enfriamiento de la enana blanca ”.
Las tres características lo diferencian de otras enanas blancas: su velocidad / edad, su masa y su carbono visible.
"La única forma de explicarlo es si se formó mediante una fusión de dos enanas blancas".
AUTOR PRINCIPAL MARK HOLLANDS, UNIVERSIDAD DE WARWICK.
"Tenemos una composición que no podemos explicar a través de la evolución estelar normal, una masa dos veces el promedio de una enana blanca y una edad cinemática mayor que la inferida por el enfriamiento", dijo Hollands. "Estamos bastante seguros de cómo una estrella forma una enana blanca y no debería hacer esto. La única forma de explicarlo es si se formó a través de una fusión de dos enanas blancas ".
El enano fusionado es probablemente el resultado de miles de millones de años de evolución estelar en un sistema estelar binario. Una de las estrellas alcanza su fase gigante roja antes que su compañero, y se expande, envolviendo al compañero. Cuando la primera estrella se encoge, la órbita entre las dos se acerca. Luego, la segunda estrella pasa por su fase gigante roja, expandiéndose y envolviendo a la otra.
Lleva miles de millones de años, pero finalmente la emisión de ondas gravitacionales hace que la órbita se reduzca aún más. El final está a la vista, o tal vez el matrimonio, y cuando la órbita se reduce lo suficiente, las estrellas se fusionan en una sola.
"No hay tantas enanas blancas tan grandes, aunque hay más de lo que cabría esperar, lo que implica que algunas de ellas probablemente se formaron por fusiones".
AUTOR PRINCIPAL MARK HOLLANDS, UNIVERSIDAD DE WARWICK.
Los astrónomos han predicho la existencia de enanas blancas fusionadas, pero esta todavía rompe las expectativas. Predicen que las fusiones deberían ser entre dos enanas blancas de diferentes tamaños. Pero WDJ0551 + 4135 parece ser una fusión entre enanos de tamaño similar.
Existe un límite de masa superior para las enanas blancas, incluso para un par que se ha fusionado. Si el objeto estelar resultante es suficientemente masivo, explotará como una supernova fugitiva térmica. Los astrofísicos creen que el límite es de aproximadamente 1,4 masas solares, pero no están seguros. Es posible que los objetos exploten como supernovas a menos de 1,4 masas solares. Con 1.14 masas solares, esta enana blanca está ayudando a los astrofísicos a comprender el límite de masa superior.
Los científicos pueden entender la edad de una enana blanca al observar su temperatura. Las enanas blancas no generan calor porque ya no hay fusión. Se parecen más a las brasas que a las estrellas, y al monitorear el enfriamiento de la estrella, pueden determinar su edad. Pero cuando dos enanas blancas se fusionan, el proceso de enfriamiento comienza de nuevo.
No hay una forma precisa de determinar la edad de este, y las dos enanas blancas pueden haber sido enanas blancas durante miles de millones de años antes de fusionarse. Aún así, los investigadores creen que la fusión en sí tuvo lugar hace unos 1.300 millones de años.
Los científicos solo han encontrado algunas enanas blancas fusionadas antes. Pero esta es la primera vez que uno ha sido identificado a través de su composición.
"No hay tantas enanas blancas tan masivas, aunque hay más de lo que cabría esperar, lo que implica que algunas de ellas probablemente se formaron por fusiones", dijo Hollands.
"En el futuro, podremos utilizar una técnica llamada asteroseismología para aprender sobre la composición central de la enana blanca a partir de sus pulsaciones estelares, que sería un método independiente que confirmaría que esta estrella se formó a partir de una fusión".
"Tal vez el aspecto más emocionante de esta estrella es que debe haber fracasado al explotar como una supernova: estas gigantescas explosiones son realmente importantes en el mapeo de la estructura del Universo, ya que se pueden detectar a distancias muy grandes", dijo. Hollands “Sin embargo, sigue habiendo mucha incertidumbre sobre qué tipo de sistemas estelares llegan a la etapa de supernova. Por extraño que parezca, medir las propiedades de esta supernova "fallida" y futuras similitudes, nos está diciendo mucho sobre los caminos hacia la autoaniquilación termonuclear ".
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