El nacimiento de un monstruo magnético
El equipo científico, que incluyó a un astrónomo de NOIRLab, identificó una inusual estrella que podría convertirse en un “magnetar”, el objeto más magnético conocido del Universo
Un equipo de investigadores, que incluía al astrónomo de NOIRLab André-Nicolas Chené, descubrió una inusual estrella con el campo magnético más poderoso jamás encontrado en una estrella masiva, que podría convertirla en uno de los objetos más magnéticos de todo el Universo, es decir, una variante de una estrella de neutrones conocida como “magnetar”. El hallazgo marca el descubrimiento de un nuevo tipo de objeto astronómico, una estrella de helio magnética masiva, y provee información sobre el origen de los magnetares.
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| Esta impresión artística muestra una estrella muy inusual que está destinada a convertirse en uno de los objetos más magnéticos del Universo, es decir en una variante de una estrella de neutrones que se le conoce como magnetar. Este hallazgo marca el descubrimiento de un nuevo tipo de objeto astronómico —una estrella magnética de helio masiva— y provee información clave sobre el origen de los magnetares. En unos pocos millones de años, HD 45166 explotará como una supernova muy brillante, pero no tan energética. Durante esta explosión su núcleo se va a contraer, atrapando y concentrando las ya abrumadoras líneas de campo magnético de la estrella. El resultado será una estrella de neutrones con un campo magnético mucho mayor que su progenitor. Créditos: NOIRLab/AURA/NSF/P. Marenfeld/M. Zamani |
Las estrellas de neutrones son los vestigios compactos de una estrella masiva luego de la explosión de una supernova, y son la materia más densa del Universo. Algunas de estas estrellas, conocidas como magnetares, también reclaman el récord de contar con los campos magnéticos más fuertes de cualquier objeto. Con apenas 15 kilómetros de diámetro los magnetares forman y producen colosales campos magnéticos, lo cuál sigue siendo un misterio para los científicos.
Sin embargo, observaciones recientes realizadas por un equipo de astrónomos, incluyendo André-Nicolas Chené de NOIRLab de NSF, pueden entregar información importante sobre el origen de estas poderosas fuentes magnéticas. Con la ayuda de varios telescopios alrededor del mundo, incluyendo el Telescopio de Canada-Francia-Hawai‘i (CFHT) en Maunakea [1], los científicos identificaron un nuevo tipo de objeto astronómico que corresponde a una estrella de helio magnética y masiva (una variante inusual de una estrella Wolf-Rayet), la que podría ser una precursora de un magnetar.
“Por primera vez, se descubrió un fuerte campo magnético en una estrella masiva de helio, y nuestro estudio sugiere que esta estrella de helio terminará su vida como un magnetar”, precisó Chené.
A pesar de que fueron observadas durante más de un siglo por los astrónomos, poco se sabía sobre la verdadera naturaleza de esta estrella, conocida como HD 45166, además de tratarse de una estrella rica en helio, algo más masiva que el Sol y que es parte de un sistema binario.
“Esta estrella se convirtió en una especie de obsesión para mí”, expresó Tomer Shenar, un astrónomo de la Universidad de Amsterdam y autor líder del estudio que fue publicado en la revista Science. Luego de estudiar anteriormente estrellas similares ricas en helio, Shenar estaba intrigado sobre las características inusuales de HD 45166, que tiene algunos rasgos de estrellas Wolf-Rayet, pero con una firma espectral única. Entonces, supuso que los campos magnéticos podrían explicar estas características desconcertantes: "Recuerdo experimentar un momento Eureka mientras leía la literatura: ‘¿Qué pasa si la estrella es magnética’”, se preguntó.
Shenar, Chené, y sus colaboradores se propusieron probar esta hipótesis realizando nuevas observaciones espectroscópicas de este sistema estelar con el telescopio CFHT. Estas observaciones revelaron que esta estrella tiene un campo magnético fenomenalmente poderoso de cerca de 43.000 gauss [2], el más potente jamás encontrado en una estrella masiva. Mediante el estudio de sus interacciones con su estrella compañera, el equipo pudo hacer estimaciones precisas de su masa y edad.
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| Un equipo de investigadores, que incluía al astrónomo de NOIRLab André-Nicolas Chené, descubrió una inusual estrella que podría convertirla en uno de los objetos más magnéticos de todo el Universo, es decir, en una variante de una estrella de neutrones conocida como “magnetar”. El hallazgo marca el descubrimiento de un nuevo tipo de objeto astronómico, una estrella de helio magnética masiva, y provee información sobre el origen de los magnetares. El panel uno ilustra el sistema estelar, conocido como HD 45166, tal cual se ve ahora. El panel dos muestra cómo en unos pocos millones de años, HD 45166 explotará como una muy brillante supernova, aunque no tan energética. Durante esta explosión, su núcleo se va a contraer, atrapando y concentrando las ya abrumadoras líneas de campo magnético de la estrella. El Panel tres ilustra el destino final de HD 45166 luego que su núcleo haya colapsado, resultando en una estrella de neutrones con un campo magnético de cerca de 100 billones de gauss, convirtiéndose en el imán más poderoso del Universo. Créditos: NOIRLab/AURA/NSF/P. Marenfeld/M. Zamani |
Los investigadores especulan que a diferencia de otras estrellas de helio que eventualmente evolucionan a partir de una supergigante roja, esta estrella en particular se formó probablemente por la fusión de un par de estrellas de masa intermedia.
“Este es un escenario muy específico y plantea la pregunta de cuántos magnetares provienen de sistemas similares y cuántos de otros tipos de sistemas”, precisó Chené.
En unos pocos millones de años, HD 45166, que se encuentra a 3.000 años luz de distancia en la constelación de Monoceros (el Unicornio), explotará como una supernova muy brillante, pero no tan energética. Durante esta explosión, su núcleo se va a contraer, atrapando y concentrando las ya abrumadoras líneas de campo magnético de la estrella. El resultado será una estrella de neutrones con un campo magnético de cerca de 100 billones de gauss, convirtiéndose en el imán más poderoso del Universo.
“Creemos que los candidatos más probables de convertirse en magnetares pueden provenir de las estrellas más masivas” adelantó Chené. “Lo que nos muestra esta investigación es que las estrellas que son menos masivas, aún pueden convertirse en un magnetar si las condiciones son las adecuadas para ello”, concluyó.
Más Información
[1] El equipo también usó datos de archivo tomadas con el espectrógrafo FEROS ubicado en el Observatorio La Silla, de ESO en Chile.
[2] Gauss es una unidad de medida de la inducción magnética, también conocida como densidad de flujo magnético (una medida de la fuerza magnética). El campo magnético polar típico del Sol es de 1 a 2 gauss, mientras que las manchas solares pueden alcanzar una fuerza de campo magnético de alrededor de 3.000 gauss.
Referencia: Shenar, T., Wade, G., Marchat, P., et al. 2023, A massive helium star with a sufficiently strong magnetic field to form a magnetar, Science, DOI 10.1126.
NOIRLab de NSF (Laboratorio Nacional de Investigación en Astronomía Óptica-Infrarroja de NSF), el centro de EE. UU. para la astronomía óptica-infrarroja en tierra, opera el Observatorio internacional Gemini (una instalación de NSF, NRC–Canada, ANID–Chile, MCTIC–Brasil, MINCyT–Argentina y KASI – República de Corea), el Observatorio Nacional de Kitt Peak (KPNO), el Observatorio Interamericano Cerro Tololo (CTIO), el Centro de Datos para la Comunidad Científica (CSDC) y el Observatorio Vera C. Rubin (operado en cooperación con el National Accelerator Laboratory (SLAC) del Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE). Está administrado por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía (AURA) en virtud de un acuerdo de cooperación con NSF y tiene su sede en Tucson, Arizona. La comunidad astronómica tiene el honor de tener la oportunidad de realizar investigaciones astronómicas en Iolkam Du’ag (Kitt Peak) en Arizona, en Maunakea, en Hawai‘i, y en Cerro Tololo y Cerro Pachón en Chile. Reconocemos y apreciamos el importante rol cultural y la veneración que estos sitios tienen para la Nación Tohono O’odham, para la comunidad nativa de Hawai‘i y para las comunidades locales en Chile, respectivamente.
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Correo electrónico: charles.blue@noirlab.edu
André-Nicolas Chené
NSF's NIORLab
Correo electrónico: andre-nicolas.chene@noirlab.edu
Tomer Shenar
University of Amsterdam
Correo electrónico: t.shenar@uva.nl
Publicado en NOIRLab el 17 de agosto del 2023, enlace publicación.
