Sistemas binarios de enanas blancas llamados AM CVn.

J075141 y J174140: Doblando hacia abajo con raros sistemas de enanas blancas.


Sistema binario estelar tipo AM CVn.
A mediados del siglo XX, se vio una estrella inusual en la constelación de Canes Venatici (en latín, "perros de caza"). Años más tarde, los astrónomos determinaron que este objeto, denominado AM Canum Venaticorum (o, AM CVn, para abreviar), era, de hecho, dos estrellas. Estas estrellas giran una alrededor de la otra cada 18 minutos, y se predice que generarán ondas gravitatorias, ondas en el espacio-tiempo predichas por Einstein.

El nombre AM CVn llegó a representar una nueva clase de objetos donde una estrella enana blanca está extrayendo materia de una estrella compañera compacta, como una segunda enana blanca. (Las estrellas enanas blancas son densos restos de estrellas similares al Sol que se han quedado sin combustible y colapsaron al tamaño de la Tierra.) Los pares de estrellas en los sistemas AM CVn se orbitan unos a otros extremadamente rápido, azotándose unos a otros en una hora, y en un caso tan rápido como cinco minutos. Por el contrario, el planeta más rápido que orbita en nuestro Sistema Solar, Mercurio, orbita el Sol una vez cada 88 días.

A pesar de ser conocido por casi 50 años, la pregunta sigue siendo: ¿de dónde vienen los sistemas AM CVn? Nuevas observaciones de rayos X y ópticas han comenzado a responder eso con el descubrimiento de los primeros sistemas conocidos de estrellas dobles que los astrónomos creen que evolucionarán en sistemas AM CVn.

El XMM-Newton de la esa.
Crédito: ESA
Los dos sistemas binarios, conocidos por sus nombres abreviados de J0751 y J1741, fueron observados en rayos X por el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA y el telescopio XMM-Newton de la ESA. Las observaciones en longitudes de onda ópticas se realizaron utilizando el telescopio de 2,1 metros del Observatorio McDonald en Texas, y el telescopio Monte John Observatory de 1.0 metros en Nueva Zelanda.

La ilustración del artista muestra cómo son estos sistemas ahora y qué les puede suceder en el futuro. El panel superior muestra el estado actual del binario que contiene una enana blanca (a la derecha) con aproximadamente una quinta parte de la masa del Sol y otra enana blanca mucho más pesada y compacta aproximadamente cinco o más veces masiva (a diferencia del Sol). como las estrellas, las enanas blancas más pesadas son más pequeñas).

A medida que las dos enanas blancas orbitan entre sí, se emitirán ondas gravitatorias que harán que la órbita se vuelva más estrecha. Eventualmente, la enana blanca más pequeña y pesada comenzará a extraer materia del más grande y más liviano, como se muestra en el panel central, formando un sistema AM CVn. Este proceso continúa hasta que se acumula tanta materia en la enana blanca más masiva que una explosión termonuclear puede ocurrir en aproximadamente 100 millones de años.

El Chandra de la NASA.


Una posibilidad es que la explosión termonuclear podría destruir la enana blanca más grande por completo en lo que los astrónomos llaman una supernova de Tipo Ia (el tipo de supernova utilizada para marcar grandes distancias en todo el Universo sirviendo como las llamadas velas estándar). Sin embargo, es más probable que una explosión termonuclear ocurrirá solo en la superficie de la estrella, dejándola cicatrizada pero intacta. Es probable que el estallido resultante sea aproximadamente una décima parte del brillo de una supernova de Tipo Ia. Tales arrebatos han sido nombrados, algo irónicamente, como novas. Tales explosiones se han observado en otras galaxias, pero J0751 y J1741 son las primeras estrellas binarias conocidas que pueden producir explosiones en el futuro.

Las observaciones ópticas fueron fundamentales para identificar las dos enanas blancas en estos sistemas y determinar sus masas. Las observaciones de rayos X fueron necesarias para descartar la posibilidad de que J0751 y J1741 contengan estrellas de neutrones. Una estrella de neutrones, que lo descalificaría de ser un posible padre para un sistema AM CVn, emitiría fuertes emisiones de rayos X debido a su campo magnético y rotación rápida. Ni Chandra ni XMM-Newton detectaron ningún tipo de rayos X de estos sistemas.

Los sistemas AM CVn son de interés para los científicos porque se prevé que sean fuentes de ondas gravitacionales, como se indicó anteriormente. Esto es importante porque, a pesar de que aún no se han detectado tales ondas, muchos científicos e ingenieros están trabajando en instrumentos que deberían ser capaces de detectarlos en el futuro cercano. Esto abrirá una nueva ventana de observación significativa para el universo.

El documento que informa estos resultados está disponible en línea y se publica en los avisos mensuales de la Royal Astronomical Society Letters. Los autores son Mukremin Kilic, de la Universidad de Oklahoma en Norman, OK; J.J. Hermes de la Universidad de Texas en Austin, TX; Alexandros Gianninas de la Universidad de Oklahoma; Warren Brown del Smithsonian Astrophysical Observatory en Cambridge, MA; Craig Heinke de la Universidad de Alberta, en Edmonton, Canadá; Marcel Agüeros de la Universidad de Columbia en Nueva York, NY; Paul Chote y Denis Sullivan de la Universidad Victoria de Wellington, Nueva Zelanda; y Keaton Bell y Samuel Harrold de la Universidad de Texas en Austin.

El Centro Marshall para Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama, administra el programa Chandra para la Dirección de Misión Científica de la NASA en Washington. El Observatorio Astrofísico Smithsonian en Cambridge, Massachusetts, controla la ciencia y las operaciones de vuelo de Chandra.

Datos  para J075141.
Crédito:
Rayos X: NASA / CXC / Univ de Oklahoma / M.Kilic y otros, 
Óptica: SDSS, 
Ilustración: NASA / CXC / M.Weiss

Datos para J174140.
Crédito:
Rayos X de crédito: NASA / CXC / Univ de Oklahoma / M.Kilic y otros, 
Óptica: SDSS, 
Ilustración: NASA / CXC / M.Weiss

• Publicado en Chandra el 17 de diciembre de 2013