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El beso final de dos estrellas: camino directo a la catástrofe

VLT descubre el sistema binario de contacto más caliente y masivo. Dos estrellas muy calientes, brillantes y masivas orbitan entre sí en poco más de un día. Los centros de las estrellas están separados por sólo 12 millones de km. De hecho, las estrellas están tan cercanas que sus superficies se superponen y se ha formado un puente entre ellas

El sistema estelar doble VFTS 352 está situado a unos 160.000 años luz de distancia en la Nebulosa de la Tarántula [1]. Esta interesante región es el vivero más activo de nuevas estrellas en el universo cercano, y nuevas observaciones del VLT de ESO [2] han revelado que este par de jóvenes estrellas se encuentra entre los objetos más extremos y extraños jamás encontrados.

VFTS 352 está formada por dos estrellas muy calientes, brillantes y masivas que orbitan entre sí en poco más de un día. Los centros de las estrellas están separados por sólo 12 millones de kilómetros [3]. De hecho, las estrellas están tan cercanas que sus superficies se superponen y se ha formado un puente entre ellas. VFTS 352 no es sólo la más masiva conocida en esta pequeña clase de binarias de contacto —tiene una masa combinada de cerca de 57 veces la del Sol— sino que también contiene los componentes más calientes, con temperaturas superficiales que superan los 40.000 grados Celsius.


Usando el Very Large Telescope, de ESO, un equipo internacional de astrónomos ha descubierto la estrella doble más caliente y masiva cuyas componentes están tan cerca la una de la otra que se tocan. Las dos estrellas, situadas en el sistema extremo VFTS 352, podrían dirigirse hacia un dramático final, durante el cual las dos estrellas se fundirán para crear una sola estrella gigante o acabarán formando un agujero negro binario

Las estrellas extremas como estas que componen VFTS 352, juegan un papel clave en la evolución de las galaxias y se cree que son las principales productoras de elementos como el oxígeno. Estas estrellas dobles también están vinculadas a comportamientos exóticos como el mostrado por las «estrellas vampiro», donde una estrella acompañante menor absorbe materia de la superficie de su vecina más grande (eso1230).

Sin embargo, en el caso de VFTS 352, ambas estrellas del sistema son de tamaño casi idéntico. Por tanto, el material no es atraído de una estrella a otra, sino que puede ser compartido [4]. Se estima que las estrellas que forman VFTS 352 comparten cerca del 30 por ciento de su material.

Este tipo de sistema es muy raro porque esta etapa en la vida de las estrellas es corta, lo que hace difícil pillarlas “in fraganti”. Debido a que las estrellas están tan cerca la una de la otra, los astrónomos piensan que fuertes fuerzas de marea hacen que aumente la mezcla de los materiales en los interiores estelares.

“VFTS 352 es el mejor de los casos encontrados hasta ahora de estrella doble masiva y caliente que presenta este tipo de mezcla interna”, explica el autor principal de este trabajo, Leonardo A. Almeida, de la Universidad de São Paulo, Brasil. “Como tal, es un descubrimiento fascinante e importante”.

Los astrónomos predicen que VFTS 352 se enfrentarán a un destino catastrófico que puede acabar de dos maneras: el primer resultado potencial es la fusión de las dos estrellas, que probablemente produciría una única estrella gigante de rotación rápida y, posiblemente, magnética. «Si sigue girando rápidamente podría terminar su vida como una de las explosiones más energéticas del universo, conocida como un estallido de rayos gamma de larga duración”, afirma el científico que lidera el proyecto, Hugues Sana, de la Universidad de Lovaina (Bélgica) [5].

La segunda posibilidad la explica el astrofísico teórico principal del equipo, Selma de Mink, de la Universidad de Amsterdam: «Si las estrellas se mezclan lo suficientemente bien, ambas permanecen compactas y el sistema VFTS 352 podrá evitar la fusión. Esto llevaría a los objetos por un nuevo camino evolutivo que es completamente diferente de las predicciones de la evolución estelar clásica. En el caso de VFTS 352, las componentes probablemente acabarían sus vidas como explosiones de supernova, formando un sistema binario cercano de agujeros negros. Un objeto de estas características sería una intensa fuente de ondas gravitacionales».

Probar la existencia de este segundo camino evolutivo [6] sería un gran avance observacional en el campo de la astrofísica estelar. Pero, independientemente de cómo se enfrente VFTS 352 a su desaparición, este sistema ya ha proporcionado a los astrónomos nueva y valiosa información sobre los poco conocidos procesos evolutivos de los sistemas de estrellas binarias de contacto masivas.

Notas

[1] El nombre esta estrella indica que se observó como parte del sondeo VLT FLAMES de la Tarántula, que utiliza los instrumentos FLAMES y GIRAFFE instalados en el telescopio VLT (Very Large Telescope) de ESO para el estudio de más de 900 estrellas en la región 30 Doradus de la Gran Nube de Magallanes. El sondeo ya ha proporcionado muchos interesantes e importantes descubrimientos, como el de la estrella con la rotación más rápida (eso1147), una estrella fugitiva extremadamente masiva, y una estrella solitaria muy masiva (eso1117). Está ayudando a responder muchas preguntas fundamentales relacionadas con cómo afecta la rotación a las estrellas masivas, los sistemas binarios y la dinámica en densos cúmulos de estrellas.

[2] Este estudio también utilizó mediciones de brillo de VFTS 352 llevadas a cabo durante un período de doce años como parte del sondeo OGLE.

[3] Ambas componentes se clasifican como estrellas de tipo O. Estas estrellas suelen ser entre 15 y 80 veces más masivas que el Sol y pueden ser hasta un millón de veces más brillantes. Están tan calientes que refulgen con una brillante luz blancoazulada y tienen temperaturas superficiales de más de 30.000 grados Celsius.

[4] Estas regiones alrededor de las estrellas son conocidas como lóbulos de Roche. En una binaria de contacto como VLTS 352 ambas estrellas sobrepasan sus lóbulos de Roche.

[5] Los estallidos de rayos gamma (GRB, de Gamma-ray Bursts) son estallidos de rayos gamma altamente energéticos detectados por satélites en órbita. Hay de dos tipos: de corta duración (menos de unos pocos segundos) y de larga duración (más de unos segundos). Los más comunes son los de larga duración y se cree que nos indican la muerte de estrellas masivas, asociándolos a una clase de explosiones de supernova muy energéticas.

[6] Predichas por la teoría de la relatividad general de Einstein, las ondas gravitacionales son ondulaciones en el tejido del espacio y el tiempo. Las ondas gravitacionales más significativas se generan cuando hay variaciones extremas de fuertes campos gravitacionales con el tiempo, como durante la fusión de dos agujeros negros.

Información adicional

Este trabajo de investigación se ha presentado en el artículo titulado “Discovery of the massive overcontact binary VFTS 352: Evidence for enhanced internal mixing”, por L. Almeida et al., publicado en la revista Astrophysical Journal.

El equipo está formado por L.A. Almeida (Universidad Johns Hopkins, Baltimore, Maryland, EE.UU.; Instituto de Astronomía, Geofísica y Ciencias Atmosféricas, Universidad de Sao Paulo, Brasil); H. Sana (STScI, Baltimore, Maryland, EE.UU.; KU Leuven, Bélgica); S.E. de Mink (Universidad de Ámsterdam, Países Bajos); F. Tramper (Universidad de Ámsterdam, Países Bajos); I. Soszynski (Observatorio de la Universidad de Varsovia, Polonia); N. Langer (Universidad de Bonn, Alemania); R.H. Barbá (Universidad de La Serena, Chile); M. Cantiello (Universidad de California, Santa Bárbara, EE.UU.); A. Damineli (Universidad de Sao Paulo, Brasil); A. de Koter (Universidad de Ámsterdam, Países Bajos; Universidad de Leuven, Países Bajos); M. García (Centro de Astrobiología (INTA-CSIC), España); G. Gräfener (Observatorio de Armagh, Reino Unido); A. Herrero (Instituto de Astrofísica de Canarias, España; Universidad de La Laguna, España); I. Howarth (University College de Londres, Reino Unido); J. Maíz Apellániz (Centro de Astrobiología (INTA-CSIC), España); C. Norman (Universidad Johns Hopkins, EE.UU.); O.H. Ramírez-Agudelo (Universidad de Ámsterdam, Países Bajos) y J.S. Vink (Observatorio de Armagh, Reino Unido).

 

 

ESO es la principal organización astronómica intergubernamental de Europa y el observatorio astronómico más productivo del mundo. Cuenta con el respaldo de dieciséis países: Alemania, Austria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Italia, Países Bajos, Polonia, Portugal, el Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza, junto con el país anfitrión, Chile. ESO desarrolla un ambicioso programa centrado en el diseño, construcción y operación de poderosas instalaciones de observación terrestres que permiten a los astrónomos hacer importantes descubrimientos científicos. ESO también desarrolla un importante papel al promover y organizar la cooperación en investigación astronómica. ESO opera en Chile tres instalaciones de observación únicas en el mundo: La Silla, Paranal y Chajnantor. En Paranal, ESO opera el Very Large Telescope, el observatorio óptico más avanzado del mundo, y dos telescopios de rastreo. VISTA (siglas en inglés de Telescopio de Rastreo Óptico e Infrarrojo para Astronomía) trabaja en el infrarrojo y es el telescopio de rastreo más grande del mundo, y el VST (VLT Survey Telescope, Telescopio de Rastreo del VLT) es el telescopio más grande diseñado exclusivamente para rastrear el cielo en luz visible. ESO es el socio europeo de un revolucionario telescopio, ALMA, actualmente el mayor proyecto astronómico en funcionamiento del mundo. Además, cerca de Paranal, en Cerro Armazones, ESO está construyendo el E-ELT (European Extremely Large Telescope), el telescopio óptico y de infrarrojo cercano de 39 metros que llegará a ser “el ojo más grande del mundo para mirar el cielo”.

Las traducciones de las notas de prensa de ESO las llevan a cabo miembros de la Red de Divulgación de la Ciencia de ESO (ESON por sus siglas en inglés), que incluye a expertos en divulgación y comunicadores científicos de todos los países miembros de ESO y de otras naciones.

El nodo español de la red ESON está representado por J. Miguel Mas Hesse y Natalia Ruiz Zelmanovitch.

Enlaces

Artículo científico publicado en la revista Astrophysical Journal
Borrador accesible del artículo científico
Fotos del VLT

Fuente: ESO. Aportado por Eduardo J. Carletti

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Observan una enana blanca causando la destrucción de un sistema solar

Con imágenes del telescopio espacial Kepler, un grupo de astrónomos detectó un sistema estelar en el que una enana blanca, un cuerpo similar al Sol en la última fase de su vida, está desintegrando los restos de por lo menos un cuerpo planetario rocoso con una composición química similar a la de la Tierra

La mayoría de los exoplanetas descubiertos hasta ahora orbitan alrededor de estrellas de la secuencia principal, aquellas que se encuentran en una fase estable en mitad de su vida activa. Pero los cuerpos detectados por Andrew Vanderburg y su grupo, del Centro Harvard-Smithsoniano para Astrofísica (CfA), giran en torno a una estrella moribunda que ha agotado su combustible nuclear, se ha contraído de forma dramática y está desmenuzando los cuerpos que todavía orbitan a su alrededor debido a la alta radiación y fuerza gravitatoria.

«Esto es algo que ningún humano ha visto antes», dijo Vanderburg en un comunicado. «Estamos viendo un sistema solar siendo destruido».

Los investigadores identificaron fragmentos de roca orbitando la estrella WD 1145+017, con periodos de entre 4,5 y 4,9 horas. El tránsito principal era particularmente prominente, con un oscurecimiento de la estrella de un 40%. La señal de tránsito también mostró un patrón similar a los cometas. Ambas características sugieren la presencia de una nube extendida de fragmentos y polvo que rodea el lugar.

Se estima que la cantidad total de material es de alrededor de la masa de Ceres, un objeto de más de 952 km de diámetro que fue durante mucho tiempo clasificado como el mayor asteroide del cinturón principal de nuestro Sistema Solar, y fue luego recategorizado como planeta enano, al igual que Plutón.

 

 

Las enanas blancas son cuerpos de enorme densidad, en los que una masa similar a la del Sol queda reducida a un volumen similar al de la Tierra. Se producen luego de que una estrella como el Sol alcanza el final de su vida, hinchándose en una gigante roja y sacude sus capas exteriores. El núcleo caliente, del tamaño de la Tierra que queda es una estrella enana blanca, y por lo general consiste en carbono y oxígeno con una delgada concha de hidrógeno o helio.

La estrella enana blanca (WD 1145+017) se encuentra a unos 570 años luz de la Tierra en la constelación de Virgo.

Fuente: Daily Galaxy. Aportado por Eduardo J. Carletti

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NASA: "La civilización humana de la Tierra llegó temprano en la evolución del universo"

Investigadores de la NASA dicen que es más probable que aparezcan futuras Tierras dentro de los cúmulos de galaxias gigantes y también en las galaxias enanas, que todavía tienen que utilizar todo su gas para crear estrellas y los sistemas planetarios que se acompañan. Por el contrario, nuestra galaxia, la Vía Láctea, ha gastado mucho más del gas disponible para la formación de futuras estrellas

Una gran ventaja de nuestra civilización al surgir a principios de la evolución del universo es que podamos utilizar potentes telescopios como el Hubble para trazar nuestro linaje desde el Big Bang a través de la evolución temprana de las galaxias. La evidencia observacional del Big Bang y la evolución cósmica, codificada en la luz y otras radiaciones electromagnéticas, será casi borrada en el próximo billón de años a partir de ahora, debido a una expansión del espacio cada vez más acelerada. Cualquier civilización futura que pudiese surgir no tendrá idea, en gran parte, de cómo o si comenzó y evolucionó el universo.

La Tierra llegó temprano a la fiesta en el universo en evolución. Según el nuevo estudio teórico, cuando nació nuestro Sistema Solar hace 4600 millones de años, sólo existía el ocho por ciento de los planetas potencialmente habitables que formarían el universo. Y, la fiesta no se acabará cuando el Sol se queme dentro de otros 6.000 millones de años. La mayor parte de los planetas —el 92 por ciento— aún no se han formado.

Esta conclusión se basa en una evaluación de los datos recogidos por el telescopio espacial Hubble de la NASA y el observatorio espacial Kepler, un prolífico caza planetas.

«Nuestra motivación principal fue comprender el lugar de la Tierra en el contexto del resto del universo», dijo el autor del estudio, Peter Behroozi del Space Telescope Science Institute (STScI) en Baltimore, Maryland, «En comparación con todos los planetas que se formarán el universo, la Tierra es en realidad muy temprana».

Mirando bien lejos en el tiempo, el Hubble ha dado a los astrónomos un «álbum de familia» de observaciones de galaxias que relatan la historia de la formación de estrellas en el universo mientras crecían las galaxias. Los datos muestran que el universo estaba formando estrellas a un ritmo rápido hace 10.000 millones de años, pero la fracción de gas hidrógeno y helio del universo que participó en esto fue muy baja. Hoy en día, el nacimiento estelar está ocurriendo a un ritmo mucho más lento que hace mucho tiempo, pero hay tanto gas sobrante disponible que el universo seguirá creando estrellas y planetas durante mucho del tiempo por venir.

«Hay suficiente material restante [después del Big Bang] como para producir aún más planetas en el futuro, en la Vía Láctea y más allá», agregó el co-investigador Molly Peeples del STScI.

La encuesta de planetas del Kepler indica que los planetas del tamaño de la Tierra en la zona habitable de una estrella, la distancia perfecta que podría permitir que el agua se acumule en la superficie, son omnipresentes en nuestra galaxia. Sobre la base de esta encuesta, los científicos predicen que debería haber 1.000 millones de mundos del tamaño de la Tierra en la galaxia Vía Láctea en la actualidad, y se presume que una buena parte de ellos es rocoso. Esa estimación se dispara cuando se incluyen los otros 100.000 millones de galaxias en el universo observable.

Esto deja un montón de oportunidades para surja una cantidad incalculable de otros planetas del tamaño de la Tierra en zonas habitable en el futuro. No se espera que la última estrella se apague hasta dentro de 100 billones de años a partir de ahora. Eso es un montón de tiempo para que, literalmente, suceda cualquier cosa en el panorama planetario.

 

 

Mientras que la Tierra y los otros planetas de nuestro Sistema Solar viajan alrededor del Sol en órbitas casi circulares, los planetas en otros sistemas pueden tener órbitas más similares a las de los cometas en las que varía la distancia del planeta a la estrella. Estas órbitas, denominadas excéntricas, podrían hacer que el planeta se mueva dentro y fuera de la zona habitable. Una zona habitable, que se muestra en verde en la imagen de arriba, se define como la región alrededor de una estrella donde el agua líquida, un ingrediente esencial para la vida tal como la conocemos, potencialmente podría estar presente. La Tierra siempre permanece en su zona habitable.

El planeta hipotético en la imagen de la NASA en la parte superior de la página se muestra en movimiento a través de la zona habitable y luego más lejos, en un largo y frío invierno. Durante esta fase de la órbita, el agua líquida en el planeta se congela en la superficie; sin embargo, existe la posibilidad de que la vida podría, en teoría, hibernar debajo de la superficie.

Los resultados de este estudio aparecen el 20 de octubre en Monthly Notices de la Royal Astronomical Society.

Fuente: Daily Galaxy. Aportado por Eduardo J. Carletti

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