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| Calentamiento rápido alrededor de la segunda estrella después de que haya chocado con el disco. Crédito: Elisabeth Borchert. |
¿Qué es lo que hace que una estrella poco llamativa se vuelva más de 100 veces más brillante? Esta es una pregunta que los astrónomos se plantean desde 1936, cuando una estrella de Orión pasó de la magnitud 16 a la 8 en un solo año.
La estrella, llamada FU Ori, sigue brillando hasta hoy. Los astrónomos han propuesto diferentes explicaciones para el brillo de la estrella, pero ninguna de ellas ofrece una explicación completa.
Ahora podríamos tener una.
Un nuevo estudio titulado "On the rise times in FU Orionis events" presenta una explicación para FU Ori. Se publicará en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. La autora principal es Elizabeth Borchert, candidata al doctorado en la Escuela de Física y Astronomía de Monash.
"Se han sugerido muchas explicaciones, pero ninguna explica completamente el fenómeno", dijo Borchert en un comunicado de prensa.
Los astrónomos saben ahora que FU Ori no es la única de su clase; sólo la primera. La clase de estrellas FU Orionis lleva su nombre. Son estrellas T-Tauri, lo que significa que aún no han entrado en la secuencia principal. Todavía están encerradas en la masa de gas y polvo de la que se formaron y en la que se formarán los planetas. Y este hecho ayuda a explicar el brillo.
Una de las explicaciones de FU Ori implica las interacciones binarias entre dos estrellas. En 2004 esa idea cobró fuerza cuando los astrónomos se dieron cuenta de que la FU Ori es en realidad dos estrellas: FU Ori N, la estrella que brilló, y FU Ori S. Los astrónomos que encontraron FU Ori S creen que es probable que también sea una estrella de la pre-secuencia principal.
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| Esta es una imagen de ALMA de FU Ori N (arriba) y su compañera FU Ori S (abajo). |
Los astrónomos saben ahora que FU Ori N, la estrella original que se iluminó en 1936, no es la estrella primaria del par. En su lugar, FU Ori S es la estrella primaria, con unas 1,2 masas solares. Fu Ori N tiene aproximadamente entre 0,3 y 0,6 masas solares.
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| Estas imágenes de ALMA del par FU Ori muestran un entorno cinemático complejo. Las dos estrellas están marcadas con cruces blancas punteadas. FU Ori N está arriba. Crédito de la imagen: Pérez et al 2020. |
Los estudios de seguimiento realizados en los años posteriores al trabajo de 2004 muestran que el disco de FU Ori ha experimentado perturbaciones debidas a las interacciones binarias. El equipo que ha realizado este trabajo quería averiguar si un sobrevuelo de una estrella en el disco de la otra podría explicar el brillo histórico de FU Ori y el de otras estrellas de FU Orionis. "Nuestro principal objetivo es comprobar si un sobrevuelo estelar que penetra en el disco puede producir un estallido rápido, pero duradero", escriben en su artículo.
El equipo realizó simulaciones hidrodinámicas en 3D.
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| Estas imágenes son de las simulaciones del estudio. La fila superior son vistas de arriba a abajo, y la fila inferior son vistas laterales. Durante un sobrevuelo, la estrella secundaria (FU Ori N) toma material de la primaria (FU Ori S) creando un disco circunsecundario. Los puntos rojos marcan la ubicación de las estrellas. Crédito de la imagen: Borchert et al 2021. |
Cuando la estrella secundaria atraviesa el disco de la primaria, experimenta un importante pico de acreción. En sus simulaciones, no hay disco que rodee al secundario hasta que este atraviesa el disco del primario. "Observamos un rápido aumento de la tasa de acreción de masa sobre la secundaria en todas las simulaciones en las que la secundaria penetra en el disco", escriben los autores.
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| Esta figura muestra el pico de acreción de la estrella secundaria, FU Ori N. Nótese que la estrella primaria también experimenta un pico de acreción más débil. Crédito de la imagen: Borchert et al 2021. |
Cuando FU Ori se iluminó en 1936 lo hizo en un año. Para un acontecimiento astronómico, se trata de un periodo de tiempo extraordinariamente corto. ¿Cómo puede explicarse ese rápido aumento?
"Podemos entender la rápida escala de tiempo de la siguiente manera: Mientras que el primario recibe su estallido de acreción a partir de la evolución hacia el interior de las perturbaciones del disco, el secundario entra en estallido al penetrar en el disco del primario, capturando material y acreciendo rápidamente debido a la cancelación directa del momento angular", escriben. El estallido de acreción ... se mantiene durante más de 100 años por la infaltación continua en el disco de la circunsecundaria desde los alrededores".
"Demostramos que la colisión de otra estrella en el disco circundante de gas y polvo provoca un cambio de brillo de 250 veces en uno o dos años", afirma el coautor, el profesor asociado Christophe Pinte, también de la Escuela de Física y Astronomía de Monash.
"La sorpresa del estudio fue que la estrella pequeña es la que se vuelve brillante, lo cual es agradable, ya que en FU Ori la estrella de baja masa es la brillante del par", dijo Borchert.
Estas interacciones entre discos pueden explicar algo que encontramos en nuestro propio Sistema Solar: los condrillos. Se trata de gotas redondas de material que alguna vez estuvo fundido y que se encuentran en las condritas. Las condritas se funden en el espacio en forma de gotas antes de adherirse a sus asteroides. ¿Podrían las interacciones del disco FU Ori explicar las condritas?
En sus simulaciones, el equipo observó un aumento de la temperatura por encima de los 1.500 Kelvin. "Resulta interesante que un calentamiento tan rápido del disco con la fusión del polvo pueda explicar la existencia de condrúculas en nuestro sistema solar, donde existen pruebas dinámicas de que hubo un acercamiento en el pasado", escriben. "El calentamiento rápido se produce en cierta medida alrededor de ambas estrellas, por lo que la evidencia de un calentamiento similar en el sistema solar no implica necesariamente que nuestro Sol fuera el perturbador".
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| Esta figura del estudio muestra las temperaturas durante el sobrevuelo y la acreción. La temperatura más alta fue de unos 1.580 Kelvin, lo suficientemente caliente como para explicar la fusión de los condrillos. La fila superior es la vista superior; la fila inferior es la vista lateral. Crédito de la imagen: Borchert et al 2021. |
"Un misterio de nuestro sistema solar es que gran parte del polvo encontrado en los meteoritos parece haberse fundido rápidamente, lo que podría explicarse por una perturbación similar a la de nuestro sistema solar durante su formación", afirma el coautor del estudio, el profesor Daniel Price, también de la Escuela de Física y Astronomía de Monash.
¿Prueba este estudio que las interacciones de los discos binarios son responsables de las estrellas FU Orionis y de su brillo? El equipo no fue capaz de reconstruir completamente el brillo de FU Ori en 1936, pero muestra que las interacciones del disco podrían ser responsables.
"En nuestras simulaciones no hemos intentado una reconstrucción detallada del encuentro cercano en FU Orionis. Esta es la razón más probable por la que todavía no somos capaces de mantener el estallido exactamente como se ve en FU Ori", escriben en su conclusión.
Sin embargo, han demostrado que las interacciones del disco podrían ser la causa. Sus simulaciones repiten el rápido aumento de la luminosidad, la mayor tasa de acreción experimentada por la estrella secundaria y la estrella de menor masa que experimenta un estallido.
Fuentes, créditos y referencias:
Elisabeth M. A. Borchert, Daniel J. Price, Christophe Pinte, Nicolás Cuello: “On the rise times in FU Orionis events”, 2021; arXiv:2111.12723. DOI: 10.1093/mnrasl/slab123.
Créditos a Universe Today