Impresión artística de un sistema binario masivo descubierto que consta de una estrella desnuda en el fondo y una estrella Be en primer plano. Aunque la estrella parece más grande sin su envoltura, tiene solo 3 veces la masa del Sol cuando se quita la envoltura. La estrella en primer plano ha ganado mucha masa y ahora gira rápidamente, dando como resultado una forma aplanada y un disco rodeándola. Fuente: Elisa Schösser / estudiante de doctorado en el grupo del Dr. Ramachandran y el Dr. Sander
La Dra. Varsha Ramachandran del Centro de Astronomía de la Universidad de Heidelberg (ZAH) y sus colegas han descubierto la primera estrella de masa intermedia “rayada”. Este descubrimiento es el eslabón perdido en nuestra imagen de la evolución estelar hacia la fusión de sistemas de estrellas de neutrones, que son cruciales para nuestra comprensión del origen de los elementos pesados como la plata y el oro. El Dr. Ramachandran es un postdoctorado en el grupo de investigación del Dr. Andreas Sander, ubicado en el Astronomisches Rechen-Institut (ARI) ZAH. Estos resultados han sido publicados ahora en Astronomía y Astrofísica.
Un equipo de científicos ha descubierto el primer miembro de una población de estrellas proyectada desde hace mucho tiempo pero aún no confirmada que carece de masas intermedias. Las “estrellas de franja” son estrellas que han perdido la mayor parte de sus capas externas, exponiendo un núcleo rico en helio caliente y denso que se formó por la fusión nuclear de hidrógeno en helio. La mayoría de estas estrellas despojadas se forman en sistemas estelares binarios donde la fuerte atracción gravitacional de una estrella se aleja y recoge material de su compañera.
Los astrofísicos conocen desde hace mucho tiempo las estrellas sin masa, conocidas como estrellas enanas, y sus primas masivas, conocidas como estrellas Wolf-Rayet. Pero hasta ahora, nunca han podido encontrar ninguna de las llamadas “estrellas de masa intermedia”, lo que plantea dudas sobre si nuestra imagen teórica básica necesita una revisión seria.
Al estudiar estrellas calientes y brillantes con el equipo espectroscópico de alta resolución del VLT, el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral en Chile, la Dra. Ramachandran y sus colegas han detectado firmas sospechosas en el espectro de una estrella caliente y masiva que previamente se clasificó como un solo objeto. . Un estudio detallado del espectro reveló que el objeto no es una sola estrella, sino un sistema binario que consiste en una estrella intermedia sin masa y una compañera que gira rápidamente, la llamada estrella Be, que ha sido acelerada por la acumulación de masa de su progenitor sin estrellas.
El sistema está ubicado en una galaxia enana vecina llamada Pequeña Nube de Magallanes (SMC). Las estrellas de esta galaxia tienen una menor abundancia de elementos más pesados, simplemente llamados “metales” por los astrofísicos, que las estrellas masivas de nuestra Vía Láctea. Las estrellas masivas pobres en metales en el SMC actúan como una ventana al pasado de nuestra propia galaxia y la evolución química del universo.
Ilustración esquemática de la evolución de un sistema binario masivo recién descubierto hacia una fusión binaria de estrellas de neutrones. En el medio, aparece una supernova de envoltura desnuda, seguida de una binaria de rayos X Be. Fuente: Varsha Ramachandran, ZAH/ARI
La Dra. Ramachandran completó sus estudios universitarios en la India antes de mudarse a Potsdam, Alemania, para obtener su doctorado. Desde septiembre de 2021 trabaja en ZAH/ARI. “Con nuestro descubrimiento, mostramos que una población perdida hace mucho tiempo de tales estrellas está realmente allí. Pero nuestros hallazgos también indican que pueden verse muy diferentes de lo que esperábamos”, explica el Dr. Ramachandran, y agrega que, en lugar de perder por completo sus capas externas, estas estrellas pueden retener una cantidad pequeña pero suficiente de hidrógeno en sus núcleos de helio, lo que hace que parezca mucho más más grandes y más fríos de lo que realmente son.
“Es por eso que los llamamos ‘semi-starred'”, agrega. El Dr. Andreas Sander señala que su capa de hidrógeno residual es una forma de disfraz. “Las estrellas parcialmente despojadas se ven muy similares a las estrellas calientes despojadas normales, lo que básicamente las oculta de la vista. Solo los datos de alta resolución combinados con un análisis espectral cuidadoso y modelos informáticos detallados pueden revelar su verdadera naturaleza”.
No es de extrañar que eludieran la detección durante tanto tiempo. “La característica especial de esta estrella era su masa: varias veces más masiva que nuestro Sol, puede parecer mucha, pero es extremadamente liviana para su apariencia de supergigante azul”, explicó el líder del grupo de investigación.
El Dr. Jakub Klencki, investigador independiente del Observatorio Europeo Austral (ESO) y coautor del artículo científico relevante, explica que el sistema recién descubierto sirve como un eslabón crítico en la cadena evolutiva que conecta varias “especies” diferentes de objetos exóticos. . “Nuestros modelos de evolución estelar predicen que en aproximadamente un millón de años una estrella sin envoltura explotará como una supuesta supernova sin envoltura, dejando atrás un remanente de estrella de neutrones”, dice el Dr. Klencki.
El descubrimiento de la Dra. Ramachandran y sus colegas es la primera estrella sin estrellas de este tipo encontrada hasta ahora en una galaxia pobre en metales. Si el binario sobrevive a la explosión de la supernova, los roles de las dos estrellas se invertirán: entonces el compañero Be-star transferirá masa al acretor de la estrella de neutrones, convirtiéndose en el llamado binario de rayos X Be.
Se cree que estos fascinantes sistemas son precursores de las fusiones de estrellas binarias de neutrones, quizás los mayores espectáculos cósmicos observados hasta ahora, y el origen de elementos químicos como la plata y el oro. Comprender el camino de su formación es uno de los principales desafíos de la astrofísica moderna, y observar las etapas intermedias de su evolución es crucial para lograrlo.
“Nuestro descubrimiento agrega una pieza importante al rompecabezas, proporcionando las primeras restricciones directas sobre cómo evoluciona la transferencia de masa en sistemas estelares tan masivos”, concluye el Dr. Ramachandran.
Proporcionado por Astronomía y Astrofísica