Usando el Telescopio SOAR de 4,1 metros en Chile, los astrónomos han descubierto el primer ejemplo de un sistema binario donde una estrella en proceso de convertirse en una enana blanca está orbitando una estrella de neutrones que acaba de terminar de convertirse en un púlsar que gira rápidamente. Elpar, originalmente detectado por el telescopio espacial de rayos gamma Fermi, es un "eslabón perdido" en la evolución de tales sistemas binarios.
Se ha descubierto que una fuente brillante y misteriosa de rayos gamma es una estrella de neutrones que gira rápidamente, denominada púlsar de milisegundos, que está orbitando una estrella en el proceso de evolución hacia una enana blanca de masa extremadamente baja. Estos tiposLos astrónomos se refieren a los sistemas binarios como "arañas" porque el púlsar tiende a "comerse" las partes externas de la estrella compañera a medida que se convierte en una enana blanca.
El dúo fue detectado por astrónomos utilizando el Telescopio SOAR de 4,1 metros en Cerro Pachón en Chile, parte del Observatorio Interamericano de Cerro Tololo CTIO, un programa de NOIRLab de NSF.
El Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi de la NASA ha estado catalogando objetos en el Universo que producen abundantes rayos gamma desde su lanzamiento en 2008, pero no todas las fuentes de rayos gamma que detecta han sido clasificadas. Una de esas fuentes, llamada 4FGL J1120.0-2204 por los astrónomos, era la segunda fuente de rayos gamma más brillante en todo el cielo que no había sido identificada, hasta ahora.
Astrónomos de los Estados Unidos y Canadá, dirigidos por Samuel Swihart del Laboratorio de Investigación Naval de los EE. UU. en Washington, DC, usaron el Espectrógrafo Goodman en el Telescopio SOAR para determinar la verdadera identidad de 4FGL J1120.0-2204. El rayo gammaLa fuente, que también emite rayos X, según lo observado por los telescopios espaciales Swift de la NASA y XMM-Newton de la ESA, ha demostrado ser un sistema binario que consiste en un "púlsar de milisegundos" que gira cientos de veces por segundo, y el precursor de unenana blanca de masa extremadamente baja. La pareja se encuentra a más de 2600 años luz de distancia.
"El tiempo dedicado de la Universidad Estatal de Michigan en el Telescopio SOAR, su ubicación en el hemisferio sur y la precisión y estabilidad del espectrógrafo Goodman, fueron todos aspectos importantes de este descubrimiento", dice Swihart.
"Este es un gran ejemplo de cómo los telescopios de tamaño mediano en general, y SOAR en particular, pueden usarse para ayudar a caracterizar descubrimientos inusuales realizados con otras instalaciones terrestres y espaciales", señala Chris Davis, director del programa NOIRLab en EE. UU.National Science Foundation. "Anticipamos que SOAR jugará un papel crucial en el seguimiento de muchas otras fuentes variables en el tiempo y de múltiples mensajes durante la próxima década".
El espectro óptico del sistema binario medido por el espectrógrafo de Goodman mostró que la luz de la compañera enana protoblanca tiene un desplazamiento Doppler, alternativamente se desplaza hacia el rojo y el azul, lo que indica que orbita una estrella de neutrones compacta y masiva cada15 horas.
"Los espectros también nos permitieron restringir la temperatura aproximada y la gravedad de la superficie de la estrella compañera", dice Swihart, cuyo equipo pudo tomar estas propiedades y aplicarlas a modelos que describen cómo evolucionan los sistemas estelares binarios. Esto les permitió determinarque el compañero es el precursor de una enana blanca de masa extremadamente baja, con una temperatura superficial de 8200 °C 15 000 °F y una masa de solo el 17% de la del Sol.
Cuando una estrella con una masa similar a la del Sol o menos llega al final de su vida, se quedará sin el hidrógeno utilizado para alimentar los procesos de fusión nuclear en su núcleo. Durante un tiempo, el helio se hace cargo y alimentala estrella, lo que hace que se contraiga y se caliente, lo que provoca su expansión y evolución hasta convertirse en una gigante roja de cientos de millones de kilómetros de tamaño. Eventualmente, las capas externas de esta estrella hinchada pueden acrecentarse en una compañera binaria y fusión nuclear.se detiene, dejando atrás una enana blanca del tamaño de la Tierra y chisporroteando a temperaturas superiores a los 100 000 °C 180 000 °F.
La protoenana blanca en el sistema 4FGL J1120.0-2204 aún no ha terminado de evolucionar. "Actualmente está hinchada y tiene un radio aproximadamente cinco veces mayor que las enanas blancas normales con masas similares", dice Swihart.continuará enfriándose y contrayéndose y, en unos dos mil millones de años, se verá idéntica a muchas de las enanas blancas de masa extremadamente baja que ya conocemos".
Los púlsares de milisegundos giran cientos de veces cada segundo. Se hacen girar al acumular materia de una compañera, en este caso de la estrella que se convirtió en la enana blanca. La mayoría de los púlsares de milisegundos emiten rayos gamma y rayos X, a menudo cuando el púlsar sopla, que es una corriente de partículas cargadas que emanan de la estrella de neutrones en rotación, choca con el material emitido por una estrella compañera.
Se conocen alrededor de 80 enanas blancas de masa extremadamente baja, pero "este es el primer precursor de una enana blanca de masa extremadamente baja que probablemente esté orbitando una estrella de neutrones", dice Swihart. En consecuencia, 4FGL J1120.0-2204 esuna mirada única al final de este proceso de giro. Todas las otras binarias púlsar-enana blanca que se han descubierto han superado con creces la etapa de giro.
"La espectroscopia de seguimiento con el Telescopio SOAR, apuntando a fuentes de rayos gamma de Fermi no asociadas, nos permitió ver que el compañero estaba orbitando algo", dice Swihart. "Sin esas observaciones, no podríamos haber encontrado este emocionante sistema."
Fuente de la historia:
Materiales proporcionado por Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía AURA. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
referencia de diario:
Citar esta página:
Visita Nuevo científico for more global science stories >>>