Midiendo las masas de enanas blancas magnéticas: una encuesta de legado de NuSTAR.

Las enanas blancas son la etapa final de estrellas como nuestro propio Sol: núcleos densos y calientes de estrellas muertas que son comparables al tamaño de la Tierra. A menudo, las enanas blancas se encuentran en sistemas binarios que acumulan materia de otra estrella similar al Sol, formando un disco de material caliente alrededor de la enana blanca y emitiendo luz a través del espectro electromagnético.

Impresión artística de una variable cataclísmica magnética: el material de la estrella compañera fluye hacia la enana blanca caliente y forma un disco de acreción. El campo magnético de la enana blanca es lo suficientemente fuerte como para interrumpir las regiones más internas del disco, lo que obliga al material a fluir a lo largo de las líneas del campo magnético hacia los polos de la enana blanca. Crédito de la imagen: Julie Bauschardt

Shaw y sus colaboradores han utilizado el observatorio NuSTAR de la NASA para realizar un estudio profundo de un subconjunto de estos sistemas de acumulación llamados variables cataclísmicas magnéticas (CV), donde la enana blanca central tiene un campo magnético más de un millón de veces más fuerte que el de la Tierra. En los CV magnéticos, el material de la estrella compañera fluye a lo largo de las líneas del campo magnético y, cuando llega a la superficie de la enana blanca, forma un choque que se calienta a millones de grados. La temperatura de este choque está directamente relacionada con la gravedad de la enana blanca y por lo tanto su masa, y se puede medir estudiando los rayos X que produce el choque, que son observados por NuSTAR.

El estudio NuSTAR encontró que las enanas blancas en los mCV normalmente tienen una masa ¾ la del Sol. Esto es contrario a las enanas blancas que no se acumulan, que tienen una masa promedio de aproximadamente la mitad de la del Sol. Estudios previos y cuidadosos de una población diferente de CV regulares no magnéticos encontraron una respuesta similar, ¾ de la masa del Sol, lo que llevó a la conclusión de que todas las enanas blancas en crecimiento, ya sean no magnéticas o no, son más masivas que sus contrapartes que no se acumulan.

¿Entonces porqué es este el caso? ¿Cómo pueden las enanas blancas en crecimiento ser más masivas que las que no lo están? Es tentador sugerir que la masa extra se ha ganado mediante la acumulación de materia de sus compañeros. Sin embargo, muchas teorías dicen que la masa extra acumulada del compañero debería perderse en una explosión termonuclear llamada nova. A pesar de esto, la creciente evidencia de que las enanas blancas en crecimiento son más masivas de lo esperado sugiere que nuestro conocimiento del ciclo de acreción nova puede tener algunas lagunas. Otra teoría es que las enanas blancas de menor masa de acreción podrían ocultarse de la vista porque la fase de acreción es inestable y "desaparecen" como fuentes de rayos X.

Concepto artístico de NuSTAR en órbita. NuSTAR tiene un mástil de 10 m (30 ') que se desplegó después del lanzamiento para separar los módulos ópticos (derecha) de los detectores en el plano focal (izquierda). La nave espacial, que controla las indicaciones de NuSTAR, y los paneles solares están en el plano focal. NuSTAR tiene dos módulos ópticos idénticos para aumentar la sensibilidad. El fondo es una imagen del centro galáctico obtenida con el Observatorio de rayos X Chandra. Crédito: NASA.

Además de las mediciones de masa publicadas en este estudio, las observaciones de NuSTAR de aproximadamente dos docenas de CV magnéticos dejan un rico conjunto de datos heredados que representa el estudio de alta energía y calidad más alta de estos objetos hasta el momento.

Para obtener más detalles, consulte “Medición de las masas de enanas blancas magnéticas: una encuesta del legado de NuSTAR” de Shaw et al. (MNRAS, 498, 3, 2020).