Los astrónomos han descubierto un par de estrellas que giran una alrededor de la otra en solo 51 minutos, que es la órbita más rápida jamás vista en un emparejamiento de este tipo. El sistema ha sido denominado ZTF J1813+4251 y es un ejemplo de una variable cataclísmica: una disposición que consiste en una estrella en una órbita estrecha alrededor de una estrella muerta llamada enana blanca.
A medida que los dos objetos estelares en una variable cataclísmica pierden energía por la emisión de ondas gravitacionales, se acercan y la enana blanca comienza a "alimentarse" de la estrella "donante" similar al Sol, arrancando material de su superficie. ZTF J1813+4251 se encuentra a 3000 años luz de la Tierra y representa la primera evidencia de que las variables cataclísmicas pueden reducirse lo suficiente como para tener un período orbital tan corto.
"Con el descubrimiento de ZTF J1813+4251, ahora sabemos que, en raras circunstancias, las variables cataclísmicas pueden reducirse a un período orbital mucho más corto que 75 minutos", miembro del equipo e investigador de la Universidad de Amsterdam, Jan van Roestel, Dijo Mundo de la Física. “Hubo predicciones teóricas de que esto podría suceder, pero el descubrimiento de ZTF J1813+4251 lo confirma sin ninguna duda”.
Van Roestel, junto con kevin burge del Instituto Tecnológico de Massachusetts y sus colegas también determinaron otras propiedades de cada estrella, incluidas sus masas y radios.
sistema diminuto
“El sistema binario consta de una enana blanca y una estrella donante con una masa de alrededor de 0.55 y 0.1 masas solares respectivamente”, dice van Roestel. La distancia entre ellos es solo 0.4 del radio del Sol, lo que significa que todo el sistema binario podría caber fácilmente dentro de nuestra estrella. La investigación también sugiere que esta órbita estrecha es el resultado de la densidad extremadamente alta de la estrella donante.
Los astrónomos encontraron ZTF J1813+4251 en una vasta colección de estrellas observadas por Zwicky Transient Facility (ZTF), que utiliza una cámara conectada a un telescopio en el Observatorio Palomar en California. ZTF ha tomado más de 1000 fotografías de alta resolución de amplias áreas del cielo capturando cambios en el brillo de 1 millones de estrellas durante períodos que varían de días a años.
El equipo usó un algoritmo para buscar en estos datos estrellas que parecieran parpadear repetidamente en un período de menos de una hora. Tales destellos pueden ser causados por dos estrellas en una órbita cerrada, con una estrella bloqueando brevemente la luz de la otra, como es el caso de ZTF J1813+4251.
Etapa rara de la evolución
Las observaciones también revelaron que el sistema se encuentra en una etapa interesante de su evolución. "Descubrimos que esta variable cataclísmica está haciendo algo muy especial, pasando de la acumulación de hidrógeno a la acumulación de helio", explica Burdge.. "Esto sucede porque la enana blanca comenzó a comerse una estrella de secuencia principal muy cercana al final de su vida después de que esa estrella acumulara una cantidad significativa de helio en su núcleo".
Ahora, la atmósfera de hidrógeno de la estrella donante casi ha desaparecido, y la enana blanca le está quitando los últimos restos a su compañera. Como resultado, esta estrella donante pronto se verá reducida a un núcleo rico en helio, del que seguirá deleitándose su compañera enana blanca. El equipo también predice que el período orbital de este sistema continuará acortándose y en alrededor de 70 millones de años podría ser tan corto como 20 minutos.
“El futuro de esta estrella binaria está impulsado por ondas gravitacionales”, dice van Roestel. "Las dos estrellas son lo suficientemente masivas y orbitan entre sí lo suficientemente cerca como para perder lentamente el momento angular a través de las ondas gravitacionales, lo que hace que su período orbital y su separación disminuyan aún más".
Observaciones de ondas gravitacionales
En principio, estas ondas gravitacionales podrían ser detectadas por los astrónomos. Sin embargo, los observatorios de ondas gravitacionales actuales no son lo suficientemente sensibles para hacer esto. En el futuro, el estudio de dichos sistemas podría realizarse utilizando la antena espacial de interferómetro láser (LISA) prevista, que será más sensible que los detectores de ondas gravitacionales terrestres existentes.
Los astrónomos explican la imagen 'desconcertante' del Telescopio Espacial James Webb de una estrella binaria
“Este descubrimiento es un gran problema porque actualmente se está construyendo un detector de ondas gravitacionales, que estará en el espacio, llamado LISA, que verá ondas gravitacionales de objetos con períodos orbitales como ZTF J1813+4251”, dice Burdge. Agrega que esta investigación futura podría completar un elemento clave que falta en nuestra comprensión de cómo evolucionan las estrellas.
“Las variables cataclísmicas son realmente excelentes laboratorios para estudiar la física de acreción y la evolución binaria. Los libros de texto tienden a centrarse en estrellas aisladas como el Sol. La cuestión es que esa historia simple simplemente no funciona si colocas dos estrellas en un binario una al lado de la otra, porque interactuarán y eso puede cambiar completamente el resultado".
“Al estudiar estos binarios de interacción cercana, como variables cataclísmicas, estamos recopilando la información necesaria para terminar los libros de texto sobre evolución estelar. Es decir, estamos empezando a comprender la evolución binaria estelar. Este sistema básicamente responde a una pregunta clave de cómo se forman los binarios variables cataclísmicos”.
La observación se describe en Naturaleza.
