Emisión suave de rayos X de una enana blanca.

Doble problema: una enana blanca sorprende a los astrónomos.

Ilustración acumulación de material en una enana blanca. Los astrónomos han detectado una brillante explosión de rayos X en una enana blanca que representa un nuevo comportamiento de este tipo de estrella. Una combinación de rayos X de Chandra y Swift, así como datos ópticos de telescopios terrestres indican que esta estrella puede ser la enana blanca de más rápido crecimiento jamás observada. En un proceso llamado acreción, la enana blanca extrae gas de un gran disco que lo rodea, de una estrella compañera gigante. El material se calienta a medida que gira en espiral hacia la enana blanca, como se muestra en nuestra ilustración, y permite que la enana blanca acumule masa. Crédito de la ilustración: NASA / CXC / M. Weiss.

Los astrónomos han detectado una brillante explosión de rayos X de una estrella en la Pequeña Nube de Magallanes, una galaxia cercana a casi 200.000 años luz de la Tierra. Una combinación de rayos X y datos ópticos indican que la fuente de esta radiación es una estrella enana blanca que puede ser la enana blanca de más rápido crecimiento jamás observada.

En varios miles de millones de años, nuestro Sol se quedará sin la mayor parte de su combustible nuclear y se reducirá a una estrella "enana blanca" mucho más pequeña y más débil del tamaño de la Tierra. Debido a que una masa equivalente a la del Sol se empaqueta en un volumen tan pequeño, la gravedad en la superficie de una enana blanca es varios cientos de miles de veces la de la Tierra.

A diferencia de nuestro Sol, la mayoría de las estrellas, incluidas las enanas blancas, no existen aisladas, sino que forman parte de pares llamados "sistemas binarios". Si las estrellas están lo suficientemente cerca, la gravedad de la enana blanca puede alejar la materia de su compañera.

El observatorio de rayos X Chandra de la NASA.

Un nuevo estudio basado en observaciones con el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA y el Observatorio Swift de Neil Gehrels ha informado sobre el descubrimiento de la emisión de rayos X distintiva de un sistema binario que contiene una enana blanca llamada ASASSN-16oh. El descubrimiento implica la detección de baja energía, lo que los astrónomos denominan "suave": rayos X, producidos por el gas a temperaturas de varios cientos de miles de grados. En contraste, los rayos X de mayor energía revelan fenómenos a temperaturas de decenas de millones de grados. La emisión de rayos X de ASASSN-16oh es mucho más brillante que los rayos X blandos producidos por las atmósferas de las estrellas normales, ubicándola en la categoría especial de una fuente de rayos X súper suave.

Durante años, los astrónomos han pensado que la súper suave emisión de rayos X de las estrellas enanas blancas se produce por fusión nuclear en una capa caliente y densa de núcleos de hidrógeno y helio. Este material volátil se acumuló desde la entrada de materia desde la estrella compañera hasta la superficie de la enana blanca, y condujo a una explosión de fusión nuclear como una bomba de hidrógeno.

Sin embargo, ASASSN-16oh muestra que hay más en la historia. Este binario fue descubierto por primera vez por All-Sky Automated Survey for Supernovae (ASASSN), una colección de unos 20 telescopios ópticos distribuidos en todo el mundo para inspeccionar automáticamente todo el cielo todas las noches en busca de supernovas y otros eventos transitorios. Los astrónomos usaron a Chandra y Swift para detectar la súper suave emisión de rayos X.

"En el pasado, las fuentes súper suaves se han asociado con la fusión nuclear en la superficie de las enanas blancas", dijo el autor principal Tom Maccarone, profesor del Departamento de Física y Astronomía de la Tecnología de Texas que dirigió el nuevo artículo que aparece en diciembre. 3er número de Astronomía de la Naturaleza, enlace publicación.

Si la fusión nuclear es la causa de los rayos X súper suaves de ASASSN-16oh, debe comenzar con una explosión y la emisión debe provenir de toda la superficie de la enana blanca. Sin embargo, la luz óptica no aumenta lo suficientemente rápido como para ser causada por una explosión y los datos de Chandra muestran que la emisión proviene de una región más pequeña que la superficie de la enana blanca. La fuente también es cien veces más débil en luz óptica que las enanas blancas que se sabe que están experimentando fusión en su superficie. Estas observaciones, además de la falta de evidencia de que el gas se aleje de la enana blanca, proporcionan argumentos sólidos contra la fusión que tuvo lugar en la enana blanca.

Imagen de autor del Swift de la NASA.

Debido a que ninguno de los signos de fusión nuclear está presente, los autores presentan un escenario diferente. Al igual que con la explicación de la fusión, la enana blanca está alejando el gas de una estrella compañera, una gigante roja. En un proceso llamado acreción, el gas se introduce en un gran disco que rodea a la enana blanca y se calienta a medida que se desplaza en espiral hacia la enana blanca, como se muestra en nuestra ilustración. Luego, el gas cae sobre la enana blanca y produce rayos X a lo largo de un cinturón donde el disco se encuentra con la estrella. La tasa de entrada de materia a través del disco varía en gran medida. Cuando el material comienza a fluir más rápidamente, el brillo de rayos X del sistema es mucho mayor.

"La transferencia de masa se está produciendo a un ritmo mayor que en cualquier sistema que hayamos detectado en el pasado", agregó Maccarone.

Si la enana blanca sigue ganando masa, puede alcanzar un límite de masa, límite de Chandrasekar, y destruirse a sí misma en una explosión de supernova Tipo Ia, un tipo de evento que se utiliza para descubrir que la expansión del universo se está acelerando. El análisis del equipo sugiere que la enana blanca ya es inusualmente masiva, por lo que ASASSN-16oh puede estar relativamente cerca, en términos astronómicos, de explotar como una supernova.

"Nuestro resultado contradice un consenso de décadas sobre cómo se produce la emisión súper suave de rayos X de las enanas blancas", dijo el coautor Thomas Nelson de la Universidad de Pittsburgh. "Ahora sabemos que la emisión de rayos X se puede realizar de dos maneras diferentes: por fusión nuclear o por la acumulación de materia de un compañero".

También participaron en el estudio científicos de la Universidad Texas A&M, el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, la Universidad de Southampton, la Universidad del Estado Libre en la República de Sudáfrica, el Observatorio Astronómico de Sudáfrica, la Universidad Estatal de Michigan, la Universidad Estatal de Nueva Jersey, Observatorio de la Universidad de Varsovia, Universidad Estatal de Ohio y la Universidad de Warwick.

El Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama, administra el programa Chandra para la Dirección de Misiones Científicas de la NASA en Washington. El Smithsonian Astrophysical Observatory en Cambridge, Massachusetts, controla la ciencia y las operaciones de vuelo de Chandra.

Crédito de Ilustración: NASA / CXC / M.Weiss.

• Fecha de lanzamiento 4 de diciembre de 2018, enlace artículo.