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| Impresión artística de un sistema binario de enana blanca en evolución (primer plano) y púlsar de milisegundos (fondo). Utilizando el telescopio SOAR de 4,1 metros en Cerro Pachón (Chile), que forma parte del Observatorio Interamericano de Cerro Tololo, un programa del NOIRLab de la NSF, los astrónomos han descubierto el primer ejemplo de un sistema binario formado por una enana blanca en evolución que orbita alrededor de un púlsar de milisegundos, en el que éste se encuentra en la fase final del proceso de giro. La fuente, detectada originalmente por el telescopio espacial Fermi, es un "eslabón perdido" en la evolución de estos sistemas binarios. Crédito: NOIRLab / NSF / AURA / J. da Silva / Spaceengine Agradecimientos: M. Zamani (NOIRLab de la NSF) |
Se ha descubierto que una brillante y misteriosa fuente de rayos gamma es una estrella de neutrones que gira rápidamente -denominada púlsar de milisegundos- y que orbita alrededor de una estrella que está evolucionando hacia una enana blanca de muy baja masa. Los astrónomos denominan a este tipo de sistemas binarios "arañas" porque el púlsar tiende a "comerse" las partes externas de la estrella compañera mientras esta se convierte en una enana blanca.
El dúo fue detectado por los astrónomos utilizando el telescopio SOAR de 4,1 metros en el Cerro Pachón en Chile, parte del Observatorio Interamericano de Cerro Tololo (CTIO), un programa del NOIRLab de la NSF.
Llamada 4FGL J1120.0-2204 por los astrónomos, era la segunda fuente de rayos gamma más brillante de todo el cielo que había quedado sin identificar, hasta ahora.
La fuente de rayos gamma, que también emite rayos X, observada por los telescopios espaciales Swift de la NASA y XMM-Newton de la ESA, ha demostrado ser un sistema binario formado por un "púlsar de milisegundos" que gira cientos de veces por segundo, y el precursor de una enana blanca de masa extremadamente baja. La pareja se encuentra a más de 2.600 años luz de distancia.
"El tiempo dedicado por la Universidad Estatal de Michigan al telescopio SOAR, su ubicación en el hemisferio sur y la precisión y estabilidad del espectrógrafo Goodman fueron aspectos importantes para este descubrimiento", dice Swihart.
"Este es un gran ejemplo de cómo los telescopios de tamaño medio en general, y el SOAR en particular, pueden utilizarse para ayudar a caracterizar descubrimientos inusuales realizados con otras instalaciones terrestres y espaciales", señala Chris Davis, Director del Programa NOIRLab de la Fundación Nacional de Ciencias de EE.UU. "Anticipamos que SOAR desempeñará un papel crucial en el seguimiento de muchas otras fuentes de tiempo variable y multimensajero durante la próxima década".
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El telescopio de Investigación Astrofísica del Sur (SOAR), visto en el crepúsculo. Credito: Astronomy additions, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons
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El espectro óptico del sistema binario medido por el espectrógrafo Goodman mostró que la luz de la compañera proto-enana blanca está desplazada por Doppler -desplazada alternativamente hacia el rojo y el azul-, lo que indica que orbita una estrella de neutrones compacta y masiva cada 15 horas.
Cuando una estrella con una masa similar a la del sol o menor llega al final de su vida, se queda sin el hidrógeno que utiliza para alimentar los procesos de fusión nuclear en su núcleo. Durante un tiempo, el helio toma el relevo y alimenta la estrella, haciendo que se contraiga y se caliente, e impulsando su expansión y evolución hacia una gigante roja de cientos de millones de kilómetros. Con el tiempo, las capas exteriores de esta estrella hinchada pueden adherirse a una compañera binaria y la fusión nuclear se detiene, dejando tras de sí una enana blanca del tamaño de la Tierra y que chisporrotea a temperaturas superiores a los 100.000 °C (180.000 °F).
La proto-enana blanca del sistema 4FGL J1120.0-2204 aún no ha terminado de evolucionar. "Actualmente, está hinchada, y su radio es unas cinco veces mayor que el de las enanas blancas normales con masas similares", dice Swihart. "Seguirá enfriándose y contrayéndose, y en unos dos mil millones de años, tendrá un aspecto idéntico al de muchas de las enanas blancas de masa extremadamente baja que ya conocemos".
Se conocen unas 80 enanas blancas de masa extremadamente baja, pero "ésta es la primera precursora de una enana blanca de masa extremadamente baja encontrada que probablemente orbita alrededor de una estrella de neutrones", dice Swihart. En consecuencia, 4FGL J1120.0-2204 es una mirada única a la cola de este proceso de giro. Todas las demás binarias enanas blancas-pulsares que se han descubierto ya han superado la fase de giro.
Fuentes, créditos y referencias:
4FGL J1120.0-2204: A Unique Gamma-ray Bright Neutron Star Binary with an Extremely Low Mass Proto-White Dwarf, arXiv:2201.03589 [astro-ph.HE] arxiv.org/abs/2201.03589