El concepto de este artista presenta una enana blanca de dos caras llamada Janus. La ceniza muerta de color azul de una estrella que alguna vez fue una estrella similar al Sol está compuesta principalmente de hidrógeno en un lado y helio en el otro (el lado del hidrógeno parece más brillante). La peculiar naturaleza de dos caras de esta enana blanca puede deberse a la interacción de los campos magnéticos y la convección, oa la mezcla de materiales. En el lado del helio que parece estar burbujeando, la convección destruyó la fina capa de hidrógeno en la superficie y levantó el helio debajo. Fuente: K. Miller, Caltech/IPAC
En el primer caso de las enanas blancas, los núcleos quemados de estrellas muertas, los astrónomos han descubierto que al menos un miembro de esta familia cósmica tiene dos caras. Un lado de una enana blanca está formado por hidrógeno y el otro lado por helio.
“La superficie de una enana blanca cambia completamente de un lado a otro”, dice Ilaria Caiazzo, investigadora postdoctoral en Caltech que dirige un nuevo estudio sobre los hallazgos en la revista. Naturaleza. “Cuando le muestro a la gente las observaciones, están encantados”.
Las enanas blancas son los restos punzantes de estrellas que alguna vez fueron similares a nuestro Sol. A medida que las estrellas envejecen, se hinchan hasta convertirse en gigantes rojas; finalmente, su materia esponjosa exterior es expulsada y sus núcleos se encogen hasta convertirse en enanas blancas densas, ardientes y calientes. Nuestro sol se convertirá en una enana blanca en unos 5 mil millones de años.
La enana blanca recién descubierta, llamada Janus por el dios romano de dos caras de la transformación, fue descubierta inicialmente por Zwicky Transient Facility (ZTF), un instrumento que escanea el cielo todas las noches desde el Observatorio Palomar de Caltech cerca de San Diego.
Caiazzo estaba buscando enanas blancas altamente magnetizadas, como el objeto conocido como ZTF J1901+1458, que ella y su equipo habían encontrado previamente usando ZTF. Un objeto candidato se destacó con cambios rápidos en el brillo, por lo que Caiazzo decidió investigar más a fondo con el instrumento CHIMERA en Palomar, así como con HiPERCAM en el Gran Telescopio Canarias en las Islas Canarias españolas. Estos datos confirmaron que Janus gira sobre su eje cada 15 minutos.
Observaciones posteriores con el Observatorio WM Keck en la cima de Maunakea en Hawai revelaron la dramática naturaleza engañosa de la enana blanca. El equipo usó un instrumento llamado espectrómetro para descomponer la luz de la enana blanca en un arcoíris de longitudes de onda que contienen huellas dactilares químicas. Los datos revelaron la presencia de hidrógeno cuando un lado del objeto era visible (sin rastros de helio), y solo helio cuando el otro lado era visible.
¿Qué causaría que una enana blanca flotando sola en el espacio tuviera caras tan drásticamente diferentes? El equipo admite estar desconcertado, pero se le han ocurrido varias teorías posibles. Una idea es que podemos estar presenciando a Janus atravesando una rara fase de evolución de enana blanca.
“No todas, pero algunas enanas blancas pasan de dominar el hidrógeno a dominar el helio en su superficie”, explica Caiazzo. “Es posible que hayamos atrapado a una de esas enanas blancas con las manos en la masa”.
Después de que se forman las enanas blancas, sus elementos más pesados se hunden hasta el núcleo y sus elementos más livianos (el hidrógeno es el más liviano de todos) ascienden a la cima. Pero con el tiempo, a medida que las enanas blancas se enfrían, se cree que los materiales se mezclan entre sí. En algunos casos, el hidrógeno se mezcla en el interior y se diluye para que el helio sea más frecuente. Janus puede encarnar esta fase de transición, pero una de las preguntas candentes es: ¿por qué la transición es tan caótica que un lado evoluciona antes que el otro?
Según el equipo científico, la respuesta puede estar en los campos magnéticos.
“Los campos magnéticos alrededor de los cuerpos espaciales suelen ser asimétricos o más fuertes en un lado”, explica Caiazzo. “Los campos magnéticos pueden evitar que los materiales se mezclen. Entonces, si el campo magnético es más fuerte en un lado, ese lado tendrá menos mezcla y, por lo tanto, más hidrógeno”.
Otra teoría propuesta por el equipo para explicar las dos caras también depende de los campos magnéticos. Pero en este escenario, se cree que los campos cambian la presión y la densidad de los gases atmosféricos.
“Los campos magnéticos pueden conducir a una presión de gas atmosférica más baja, lo que podría permitir que se forme hidrógeno donde los campos magnéticos son más fuertes”, dice el coautor James Fuller, profesor de astrofísica teórica en Caltech. “No sabemos cuál de estas teorías es correcta, pero no podemos pensar en otra forma de explicar los lados asimétricos sin campos magnéticos”.
Para ayudar a resolver el misterio, el equipo espera encontrar más enanas blancas similares a Janus utilizando el estudio del cielo ZTF. “ZTF es muy bueno para encontrar objetos extraños”, dice Caiazzo. Él dice que los estudios futuros, como los que realizará el Observatorio Vera C. Rubin en Chile, deberían facilitar aún más la búsqueda de variables de enanas blancas.
Proporcionado por el Instituto de Tecnología de California