mayo 16, 2022

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Conoce la micronova: los astrónomos han descubierto un nuevo tipo de explosión estelar

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Animación artística de una micronova, un nuevo tipo de explosión estelar. Crédito: Observatorio Europeo Austral.

Los astrónomos han descubierto explosiones termonucleares altamente localizadas que emanan de la superficie de tres estrellas enanas blancas, eventos inusualmente de corta duración que denominaron «micronovas». Son similares a las novas, excepto que estas explosiones pueden quemar una gran cantidad de material en solo unas pocas horas, aproximadamente equivalente a 3.500 millones de las Grandes Pirámides de Giza. Según los autores de un nuevo artículo publicado en la revista Nature, las micronovas pueden ser comunes en el Universo; simplemente son difíciles de detectar porque no duran mucho.

«El fenómeno desafía nuestra comprensión de cómo se producen las explosiones termonucleares en las estrellas». dijo la coautora Simone Scaringi, astrónomo de la Universidad de Durham, Reino Unido. «Pensamos que lo sabíamos, pero este descubrimiento propone una forma completamente nueva de llegar a ellos. Simplemente demuestra cuán dinámico es el Universo».

Los astrónomos conocen las novas desde hace siglos. El astrónomo del siglo XVI Tycho Brahe acuñó el término después de presenciar una supernova en 1572, describiéndola en su tratado. de nuevo estelar («sobre la nueva estrella»). Los términos se usaron indistintamente hasta la década de 1930, cuando los científicos comenzaron a distinguir entre eventos, ya que sus causas y energías parecían bastante diferentes. Las novas suelen ser el resultado, no de nuevas estrellas, como su nombre lo indica, sino de los restos de viejas estrellas conocidas como enanas blancas.

Extender / Los astrónomos hicieron el descubrimiento mientras analizaban los datos del Satélite de Sondeo de Exoplanetas en Tránsito (TESS) de la NASA.

NASA

El proceso comienza con un sistema binario, en el que una de las dos estrellas se transforma en una gigante roja, dejando solo un núcleo de enana blanca restante en órbita con la otra estrella en el sistema. Una enana blanca es pequeña e increíblemente densa porque colapsa con tanta fuerza que sus electrones son aplastados, formando «materia electrogenerada.» Eventualmente, los electrones proporcionan una fuerza de presión suficiente para evitar que la estrella colapse.

Una de las primeras estrellas enanas blancas descubiertas, denominada 40 Eridani B, tenía una densidad superior a 25.000 veces la del Sol, empacado en un volumen mucho más pequeño (aproximadamente del tamaño de la Tierra), una deducción observacional que los astrónomos inicialmente consideraron imposible. Una segunda enana blanca, Sirius B (en órbita alrededor de la estrella Sirio), fue descubierto poco después y parecía increíblemente denso. Como dijo el astrónomo Arthur Eddington en 1927:

Aprendemos sobre las estrellas recibiendo e interpretando los mensajes que nos trae su luz. El mensaje del compañero de Sirius cuando fue decodificado decía: «Estoy compuesto de material 3000 veces más denso que cualquier cosa que hayas encontrado; una tonelada de mi material sería una pepita que podrías poner en una caja de fósforos». ¿Qué respuesta se puede dar a tal mensaje? La respuesta que la mayoría de nosotros dimos en 1914 fue: «Cállate. No digas tonterías».

Por supuesto, no era una tontería, como finalmente confirmaron los científicos. Y son las propiedades únicas de las estrellas enanas blancas las que dan lugar a las novas. Si una enana blanca está lo suficientemente cerca de su estrella compañera, comienza a desviar materia (generalmente hidrógeno) de la atmósfera exterior de su estrella compañera. El hidrógeno cae sobre la superficie muy caliente de la enana blanca y sus átomos se fusionan en helio en una explosión termonuclear. Para una nova, esto ocurre en toda la superficie de la estrella, produciendo una luz intensa y brillante que se puede observar durante varias semanas.

La astrónoma de la Universidad de Durham, Simone Scaringi, es parte del equipo que descubrió tres micronovas.
Extender / La astrónoma de la Universidad de Durham, Simone Scaringi, es parte del equipo que descubrió tres micronovas.

Universidad de Durham

Entonces, Scaringi y sus compañeros astrónomos se sorprendieron al encontrar destellos de luz brillantes, similares a novas, que duraron solo unas pocas horas mientras analizaban los datos del Satélite de sondeo de exoplanetas en tránsito (TESS) de la NASA. Lanzado en 2018, la misión de TESS es buscar planetas fuera de nuestro Sistema Solar, buscando caídas periódicas en la luz de las estrellas, evidencia de que un exoplaneta puede estar orbitando esta estrella.

Investigaciones posteriores revelaron otros dos eventos similares, que los astrónomos llamaron micronovas. Dos de estos eventos se observaron en estrellas ya conocidas como enanas blancas. El equipo se basó en observaciones adicionales del Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral para confirmar que la tercera también era una enana blanca.

Pero, ¿por qué estas explosiones termonucleares estaban ubicadas de manera tan extraña? Un artículo de seguimiento publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society propone que las micronovas podrían desencadenarse por el confinamiento magnético del material en una enana blanca en crecimiento. Los poderosos campos magnéticos de la estrella canalizan la materia hacia los polos magnéticos, provocando una explosión termonuclear confinada por esos mismos campos magnéticos.

“Por primera vez, vimos que la fusión de hidrógeno también puede ocurrir localmente. El combustible de hidrógeno puede estar contenido en la base de los polos magnéticos de algunas enanas blancas, por lo que la fusión solo ocurre en esos polos magnéticos”. dijo el coautor Paul Groot, astrónomo de la Universidad de Radboud en los Países Bajos. «Esto conduce a la explosión de bombas de microfusión, que tienen aproximadamente una millonésima parte de la fuerza de la explosión de una nova, de ahí el nombre de micronova».

El siguiente paso es identificar más eventos de micronova para verificar esta hipótesis. «Supuestamente son abundantes; son realmente difíciles de encontrar», dijo Scaringi. «Habiendo encontrado más micronovas, espero que podamos intentar desarrollar nuestras teorías sobre cómo pueden ocurrir realmente las explosiones termonucleares cuando el material está confinado magnéticamente en una enana blanca».

DOI: Naturaleza, 2022. 10.1038/s41586-022-04495-6 (Acerca de los DOI).

Imagen de listado por ESO/M. Kornmesser, L. Acera

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