El Hubble descubre un raro remanente de fusión de enanas blancas
Un equipo internacional de astrónomos, utilizando el Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA, ha descubierto una rareza estelar: una enana blanca ultramasiva que se formó al fusionarse una enana blanca con otra estrella, en lugar de a través de la evolución de una sola estrella. Este descubrimiento, posible gracias a las sensibles observaciones ultravioleta del Hubble, sugiere que estas raras enanas blancas podrían ser más comunes de lo que se sospechaba.
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| Esta imagen es una ilustración de un remanente de enana blanca en fusión. Un equipo internacional de astrónomos, utilizando el Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA, ha descubierto una rareza estelar: una enana blanca ultramasiva que se formó al fusionarse una enana blanca con otra estrella, en lugar de a través de la evolución de una sola estrella. Este descubrimiento, posible gracias a las sensibles observaciones ultravioleta del Hubble, sugiere que estas raras enanas blancas podrían ser más comunes de lo que se sospechaba. [ Descripción de la imagen : Esta ilustración muestra una enana blanca absorbiendo material de una gigante roja. La enana blanca tiene una larga cola detrás y una onda de choque naranja delante mientras atraviesa la extensa atmósfera de la gigante roja, representada como un resplandor rojo. Una amplia corriente de gas rojo asciende desde la superficie de la gigante roja hacia la enana blanca.] Crédito: NASA, ESA, R. Crawford (STScI) |
Una enana blanca es el estado final de una estrella que no es lo suficientemente masiva como para explotar como una supernova por colapso de núcleo. La transición a una enana blanca comienza cuando una estrella agota el hidrógeno de su núcleo. Los cambios en el núcleo y sus alrededores hacen que esta expulse sus capas externas en un masivo suspiro estelar, revelando su denso núcleo, del tamaño de la Tierra, que evoluciona hasta convertirse en una enana blanca. Los núcleos de las enanas blancas están compuestos principalmente de carbono y oxígeno u oxígeno y neón, dependiendo de la masa de la estrella progenitora. El Sol se convertirá en una enana blanca en unos 5 mil millones de años.
En teoría, las enanas blancas pueden tener masas de hasta aproximadamente 1,4 veces la masa del Sol, pero las enanas blancas con una masa superior a la del Sol son poco frecuentes. Estos objetos, que los astrónomos denominan enanas blancas ultramasivas, pueden formarse mediante la evolución de una sola estrella masiva o mediante la fusión de una enana blanca con otra estrella.
Recientemente, los astrónomos utilizaron el Espectrógrafo de Orígenes Cósmicos del Hubble para investigar una de esas enanas blancas ultramasivas, WD 0525+526. WD 0525+526 está a sólo 128 años luz de distancia y es un 20% más masiva que el Sol.
En luz visible, el espectro de la atmósfera de WD 0525+526 se asemejaba al de una enana blanca típica. Sin embargo, el espectro ultravioleta del Hubble reveló algo inusual: evidencia de carbono en la atmósfera de la enana blanca.
Las enanas blancas que se forman a partir de la evolución de una sola estrella tienen atmósferas compuestas de hidrógeno y helio. Estas densas atmósferas cubren la superficie de carbono-oxígeno u oxígeno-neón de la enana blanca, lo que generalmente impide la presencia de estos elementos en su espectro.
Cuando el carbono aparece en el espectro de una enana blanca, puede indicar un origen más violento que el típico escenario de una sola estrella: la colisión de dos enanas blancas, o de una enana blanca y una estrella subgigante. Dicha colisión puede quemar las atmósferas de hidrógeno y helio de las estrellas en colisión, dejando una escasa capa de hidrógeno y helio alrededor del remanente de fusión que permite que el carbono del núcleo de la enana blanca flote hacia arriba, donde puede detectarse.
“Es un descubrimiento que subraya que las cosas pueden ser diferentes de lo que nos parecen a primera vista”, afirmó el investigador principal del programa Hubble, Boris Gaensicke, de la Universidad de Warwick (Reino Unido). “Hasta ahora, parecía una enana blanca normal, pero la luz ultravioleta del Hubble reveló que tenía una historia muy distinta a la que habríamos supuesto. Es como hacerle una pregunta diferente a alguien que crees conocer bien”.
Este descubrimiento marca la primera vez que una enana blanca nacida de la colisión estelar se identifica por su espectro ultravioleta. Antes de este estudio, se habían descubierto seis productos de fusión de enanas blancas mediante líneas de carbono en sus espectros de luz visible. Las siete forman parte de un grupo más amplio que resultó ser más azul de lo esperado para sus masas y edades, según un estudio realizado con la misión Gaia de la ESA en 2019. La evidencia de fusiones proporciona nuevos conocimientos sobre su historia de formación.
WD 0525+526 es notable incluso dentro del pequeño grupo de enanas blancas que se sabe que son producto de la fusión de estrellas. Con una temperatura de casi 21 000 kelvin y una masa de 1,2 masas solares, WD 0525+526 es más caliente y masiva que las demás enanas blancas de este grupo.
La temperatura extrema de WD 0525+526 planteó un misterio para el equipo. En enanas blancas más frías, como los seis productos de fusión descubiertos previamente, un proceso llamado convección puede mezclar carbono con la delgada atmósfera de hidrógeno y helio. Sin embargo, WD 0525+526 es demasiado caliente para que se produzca convección. En cambio, el equipo determinó que un proceso más sutil llamado semiconvección transporta una pequeña cantidad de carbono a la atmósfera de WD 0525+526. WD 0525+526 tiene la menor cantidad de carbono atmosférico de cualquier enana blanca resultante de una fusión conocida, unas 100 000 veces menor que otros remanentes de fusión.
La alta temperatura y la baja abundancia de carbono significan que identificar a esta enana blanca como producto de una fusión habría sido imposible sin la sensibilidad del Hubble a la luz ultravioleta; las líneas espectrales de elementos más pesados que el helio, como el carbono, se vuelven más tenues en longitudes de onda visibles para las enanas blancas más calientes, pero estas señales espectrales permanecen brillantes en el ultravioleta, donde el Hubble está en una posición única para detectarlas.
"El Espectrógrafo de Orígenes Cósmicos del Hubble es el único instrumento que puede obtener la espectroscopia ultravioleta de excelente calidad que se requirió para detectar el carbono en la atmósfera de esta enana blanca", dijo el líder del estudio, Snehalata Sahu, de la Universidad de Warwick.
Dado que el origen inusual de WD 0525+526 se reveló recién cuando los astrónomos vislumbraron su espectro ultravioleta, es probable que otras enanas blancas aparentemente "normales" sean en realidad el resultado de colisiones cósmicas, una posibilidad que el equipo está entusiasmado por explorar en el futuro.
“Nos gustaría ampliar nuestra investigación sobre este tema explorando la frecuencia de las enanas blancas de carbono y cuántas fusiones estelares se esconden entre la familia de enanas blancas normales”, afirmó el codirector del estudio, Antoine Bedrad, de la Universidad de Warwick. “Esto contribuirá significativamente a nuestra comprensión de las binarias de enanas blancas y las vías que conducen a las explosiones de supernovas”.
El artículo del equipo ha sido publicado en Nature Astronomy.
Más información
El telescopio espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la ESA y la NASA.
Crédito de la imagen: NASA, ESA, R. Crawford (STScI)
Enlaces de interés
Contactos
Snehalata Sahu
Universidad de Warwick
Bethany Downer
directora de comunicaciones científicas de la ESA/Hubble.
Correo electrónico: Bethany.Downer@esahubble.org
Publicado en ESA/Hubble el 13 de agosto del 2025, enlace publicación.
