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| Para investigar la física que subyace a la evolución de las enanas blancas, los astrónomos compararon el enfriamiento de las enanas blancas en dos conjuntos masivos de estrellas: los cúmulos globulares M3 y M13. Estos dos cúmulos comparten muchas propiedades físicas, como la edad y la metalicidad, pero las poblaciones de estrellas que acabarán dando lugar a enanas blancas son diferentes. Esto hace que M3 y M13 sean un laboratorio natural perfecto para comprobar cómo se enfrían las distintas poblaciones de enanas blancas. Crédito: ESA/Hubble & NASA, G. Piotto et al. |
La visión predominante de las enanas blancas como estrellas inertes que se enfrían lentamente ha sido cuestionada por las observaciones del telescopio espacial Hubble de la NASA/ESA. Un grupo internacional de astrónomos ha descubierto la primera prueba de que las enanas blancas pueden ralentizar su ritmo de envejecimiento quemando hidrógeno en su superficie.
"Hemos encontrado la primera evidencia observacional de que las enanas blancas pueden seguir experimentando una actividad termonuclear estable", explicó Jianxing Chen, del Alma Mater Studiorum Università di Bologna y del Instituto Nacional de Astrofísica de Italia, quien dirigió esta investigación. "Esto fue toda una sorpresa, ya que contradice lo que se cree habitualmente".
Las enanas blancas son estrellas que se enfrían lentamente y que se desprenden de sus capas externas durante las últimas etapas de su vida. Son objetos comunes en el cosmos; aproximadamente el 98% de todas las estrellas del Universo acabarán siendo enanas blancas, incluido nuestro propio Sol. El estudio de estas etapas de enfriamiento ayuda a los astrónomos a comprender no sólo las enanas blancas, sino también sus etapas anteriores.
Para investigar la física que sustenta la evolución de las enanas blancas, los astrónomos compararon el enfriamiento de las enanas blancas en dos conjuntos masivos de estrellas: los cúmulos globulares M3 y M13. Estos dos cúmulos comparten muchas propiedades físicas, como la edad y la metalicidad, pero las poblaciones de estrellas que acabarán dando lugar a enanas blancas son diferentes. En particular, el color general de las estrellas en una etapa evolutiva conocida como Rama Horizontal es más azul en M13, lo que indica una población de estrellas más calientes. Esto hace que M3 y M13 sean un laboratorio natural perfecto para comprobar cómo se enfrían las diferentes poblaciones de enanas blancas.
"La magnífica calidad de nuestras observaciones con el Hubble nos proporcionó una visión completa de las poblaciones estelares de los dos cúmulos globulares", continuó Chen. "Esto nos permitió contrastar realmente cómo evolucionan las estrellas en M3 y M13".
Utilizando la Cámara de Campo Amplio 3 del Hubble, el equipo observó M3 y M13 en longitudes de onda cercanas al ultravioleta, lo que les permitió comparar más de 700 enanas blancas en los dos cúmulos. Comprobaron que M3 contiene enanas blancas estándar que no son más que núcleos estelares en proceso de enfriamiento. M13, en cambio, contiene dos poblaciones de enanas blancas: las estándar y las que han conseguido mantener una envoltura exterior de hidrógeno, lo que les permite arder durante más tiempo y, por tanto, enfriarse más lentamente.
Comparando sus resultados con simulaciones por ordenador de la evolución estelar en M13, los investigadores pudieron demostrar que aproximadamente el 70% de las enanas blancas de M13 están quemando hidrógeno en su superficie, lo que reduce el ritmo de su enfriamiento.
Este descubrimiento podría tener consecuencias para la forma en que los astrónomos miden la edad de las estrellas en la Vía Láctea. La evolución de las enanas blancas se ha modelado previamente como un proceso de enfriamiento predecible. Esta relación relativamente sencilla entre la edad y la temperatura ha llevado a los astrónomos a utilizar la tasa de enfriamiento de las enanas blancas como un reloj natural para determinar la edad de los cúmulos estelares, especialmente los cúmulos globulares y abiertos. Sin embargo, las enanas blancas que queman hidrógeno podrían hacer que estas estimaciones de edad sean inexactas hasta en mil millones de años.
"Nuestro descubrimiento desafía la definición de las enanas blancas al considerar una nueva perspectiva sobre la forma en que envejecen las estrellas", añadió Francesco Ferraro, del Alma Mater Studiorum Università di Bologna y del Instituto Nacional Italiano de Astrofísica, que coordinó el estudio. "Ahora estamos investigando otros cúmulos similares a M13 para restringir aún más las condiciones que llevan a las estrellas a mantener la delgada envoltura de hidrógeno que les permite envejecer lentamente".
Fuentes, créditos y referencias:
Slowly cooling white dwarfs in M13 from stable hydrogen burning, Nature Astronomy, DOI: 10.1038/s41550-021-01445-6