Repetidos destellos de rayos X de un sistema binario joven

DQ Tau es un sistema binario único. A unos 650 años luz de distancia, en la constelación de Tauro, DQ Tau está formado por dos estrellas jóvenes que todavía están en proceso de formación. Las protoestrellas aún no han iniciado la combustión del hidrógeno en sus núcleos (el proceso de fusión que calienta a las estrellas maduras). En cambio, brillan a medida que evolucionan desde su forma natal (nubes difusas de gas) y se calientan por este colapso gravitacional. Cada una tiene la mitad de la masa del Sol y actualmente el doble de su radio, y bailan en una órbita muy alargada que las hace acercarse cada 15,8 días. En su aproximación más cercana en este violento tango cósmico, la separación entre las dos estrellas es excepcionalmente pequeña, solo de 8 a 10 radios estelares. Como es característico de esta fase temprana, las protoestrellas en DQ Tau albergan fuertes campos magnéticos en sus superficies. Además, como la mayoría de las protoestrellas, el sistema DQ Tau está rodeado por un disco en el que también se están formando planetas. La comprensión de la formación de planetas, incluido el modo en que las intensas llamaradas características de las protoestrellas afectan el calentamiento y la química del disco, son áreas de investigación activa.

Dos protoestrellas jóvenes en un tango cósmico que las acerca a 10 radios estelares cada dos semanas. Esta ilustración artística del sistema DQ Tau muestra los intensos fuegos artificiales que se producen cada quince días cuando estas dos estrellas que se mueven rápidamente se vuelven a unir. Crédito de la imagen: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (IPAC).

DQ Tau ofrece un laboratorio excepcional para este tipo de estudios. Como un reloj, el sistema DQ Tau se ilumina en su aproximación más cercana. Si bien las grandes llamaradas de rayos X en estrellas jóvenes son generalmente raras e impredecibles (como en nuestra propia estrella, el Sol), la presencia de las predecibles súper llamaradas y estallidos de rayos X en DQ Tau permite realizar estudios sincronizados de estos fuegos artificiales cósmicos. Al igual que los turistas en el Parque Nacional de Yellowstone calculan el tiempo de su visita al géiser Old Faithful, los astrónomos pueden planificar con anticipación, coordinando telescopios para investigar conjuntamente estas intensas llamaradas y comprender cómo afectan al disco protoplanetario. Las llamaradas de rayos X se producen cuando las magnetosferas de las protoestrellas chocan, mientras que las llamaradas ópticas y ultravioleta de menor energía también provienen de la acreción de material en las estrellas jóvenes. Los estudios infrarrojos y de radio investigan la temperatura y la química cambiantes del disco protoplanetario.

En un artículo reciente publicado en el Astrophysical Journal, los científicos dirigidos por Konstantin Getman en la Universidad Estatal de Pensilvania informan sobre nuevas observaciones de una sola órbita de DQ Tau en julio y agosto de 2022 utilizando los telescopios de rayos X NuSTAR, Swift y Chandra. NuSTAR accede a rayos X de mayor energía, mientras que Swift y Chandra acceden a rayos X de menor energía. Las observaciones indican que la mayor parte de la emisión de rayos X proviene de interacciones de las magnetosferas de estas estrellas jóvenes en el acercamiento más cercano. En un proceso similar al que se observa en nuestro propio Sol, las colisiones y reconexiones del campo magnético producen una fuerte emisión de rayos X de alta energía. Esto calienta la región circundante a alta temperatura, detectable como emisión térmica en los rayos X de menor energía. Sin embargo, es notable que las llamaradas en nuestro Sol ocurran entre bucles magnéticos coronales mucho más pequeños que la estrella, con tamaños de 1000 a 10 000 km. En cambio, las superllamaradas de DQ Tau se producen en escalas espaciales mil veces mayores, que corresponden a unos 10 millones de kilómetros o decenas de radios estelares. El estudio actual forma parte de una campaña más amplia que utiliza telescopios terrestres adicionales para investigar la influencia de la radiación estelar de DQ Tau en la química del disco que lo rodea.

Publicado en NuSTAR el 13 de septiembre del 2024, enlace publicación.