Buscar en el universo nuevos sistemas estelares extraños puede conducir a hallazgos bastante interesantes. Y aveces, puede dar lugar a fenómenos que contradicen todo lo que creemos saber sobre la formación y evolución de las estrellas. Tales hallazgos no solo son fascinantes y emocionantes, nos permiten la oportunidad de expandir y refinar nuestros modelos de cómo surgió el universo.

Por ejemplo, un estudio reciente realizado por un equipo internacional de científicos ha demostrado cómo el reciente descubrimiento del sistema binario, un púlsar de milisegundos y una enana blanca de baja masa (LMWD), ha desafiado las ideas convencionales de evolución estelar. Mientras que en el pasado se creía que tales sistemas tenían órbitas circulares, ¡la enana blanca en este binario particular orbita al púlsar con extrema excentricidad!

Para romperlo La sabiduría convencional afirma que los LMWD son el producto de la evolución binaria. La razón de esto es que, en circunstancias normales, una estrella así, con poca masa pero una densidad increíble, solo se formaría después de haber agotado todo su combustible nuclear y perdido sus capas externas como una nebulosa planetaria. Dada la masa de esta estrella, esto tomaría alrededor de 100 mil millones de años en suceder por sí solo, es decir, más tiempo que la edad del universo.

Como tal, generalmente se cree que son el resultado del emparejamiento con otras estrellas, específicamente, púlsares de radio de milisegundos (MSP). Se trata de una población distinta de estrellas de neutrones que tienen períodos de giro rápido y campos magnéticos que son varios órdenes de magnitud más débiles que los de los púlsares "normales". Se cree que estas propiedades son el resultado de la transferencia de masa con una estrella compañera.

Básicamente, Los MSP que están en órbita alrededor de una estrella los despojarán lentamente de su masa, chupando sus capas externas y convirtiéndolas en una enana blanca. La adición de esta masa al púlsar hace que gire más rápido y entierra su campo magnético, y también quita la estrella compañera a una enana blanca. En este escenario, Se espera que la excentricidad de la órbita del LMWD alrededor del púlsar sea insignificante.

Sin embargo, al mirar el sistema de estrella binario PSR J2234 + 0511, el equipo internacional notó algo completamente diferente. Aquí, encontraron una enana blanca de baja masa emparejada con un púlsar de milisegundos que la enana blanca orbitó con un período de 32 días y una excentricidad extrema (0,13). Dado que esto desafía los modelos actuales de estrellas enanas blancas, el equipo empezó a buscar explicaciones.

Como el Dr. John Antoniadis, investigador del Instituto Dunlap de la Universidad de Toronto y autor principal del estudio, dijo a universe Today por correo electrónico:

"Los binarios de pulsar-LMWD de milisegundos son muy comunes. De acuerdo con el escenario de formación establecido, estos sistemas evolucionan a partir de binarios de rayos X de baja masa en los que una estrella de neutrones acumula materia de una estrella gigante. Finalmente, esta estrella se convierte en una enana blanca y la estrella de neutrones se convierte en un púlsar de milisegundos. Debido a las fuertes fuerzas de marea durante el episodio de transferencia de masa, las órbitas de estos sistemas son extremadamente circulares, con excentricidades de ~ 0,000001 más o menos ".

Por el bien de su estudio, que apareció recientemente en el Diario astrofísico - titulado "Un excéntrico pulsar binario de milisegundos con un compañero enano blanco de helio en el campo galáctico" - el equipo se basó en la fotometría óptica recién obtenida del sistema proporcionada por el Sloan Digital Sky Survey (SDSS), y espectroscopia del Very Large Telescope del Observatorio Palomar en Chile.

Además, consultaron estudios recientes que analizaron otros sistemas estelares binarios que muestran este mismo tipo de relación excéntrica. "Ahora conocemos [de] 5 sistemas que se desvían de esta imagen porque tienen excentricidades de ~ 0,1, es decir, varios órdenes de magnitud más grandes que lo que se espera en el escenario estándar, dijo Antoniadis. Curiosamente, todos parecen tener excentricidades y períodos orbitales similares ".

De esto, pudieron inferir la temperatura (8600 ± 190 K) y la velocidad (km / s) de la compañera enana blanca en el sistema estelar binario. Combinado con las restricciones impuestas a las masas de los dos cuerpos (0,28 masas solares para la enana blanca y 1,4 para el púlsar), así como sus radios y gravedad superficial, Luego probaron tres posibles explicaciones de cómo llegó a existir este sistema.

Estos incluían la posibilidad de que las estrellas de neutrones (como el púlsar de milésimas de segundo que se observa aquí) se formen a través de un colapso inducido por la acreción de una enana blanca masiva. Similar, consideraron si las estrellas de neutrones experimentan una transformación a medida que acumulan material, lo que hace que se conviertan en estrellas de quarks. Durante este proceso, la liberación de energía gravitacional sería la responsable de inducir la excentricidad observada.

Segundo, consideraron la posibilidad, consistente con los modelos actuales de evolución estelar, de que los LMWD dentro de un cierto rango de masa tengan fuertes vientos estelares cuando son muy jóvenes (debido a la fusión inestable del hidrógeno). Por lo tanto, el equipo analizó si estos fuertes vientos estelares podrían haber sido lo que interrumpió la órbita del púlsar antes en la historia del sistema.

Último, consideraron la posibilidad de que parte del material liberado por la enana blanca en el pasado (debido a este mismo viento estelar) pudiera haber formado un disco circumbinario de corta duración. Este disco actuaría entonces como un tercer cuerpo, perturbando el sistema y aumentando la excentricidad de la órbita de la enana blanca. En el final, consideraron que los dos primeros escenarios eran poco probables, ya que la masa inferida para el progenitor púlsar no era consistente con ninguno de los modelos.

Sin embargo, el tercer escenario, en el que la interacción con un disco circumbinario fue responsable de la excentricidad, fue consistente con sus parámetros inferidos. Y lo que es más, el tercer escenario predice cómo (dentro de un cierto rango de masa) no debería haber binarios circulares con períodos orbitales similares, lo cual es consistente con todos los ejemplos conocidos de tales sistemas. Como explicó el Dr. Antoniadis:

"Estas observaciones muestran que la estrella compañera en este sistema es de hecho una enana blanca de baja masa. Además, la masa del púlsar parece ser demasiado baja para el n. ° 2 y demasiado alta para el n. ° 1. También estudiamos la órbita del binario en la Vía Láctea, y se parece mucho a lo que encontramos para las binarias de rayos X de baja masa. Estas piezas de evidencia juntas favorecen la hipótesis del disco ".

Por supuesto, El Dr. Antoniadis y sus colegas admiten que se necesita más información antes de que su hipótesis pueda considerarse correcta. Sin embargo, en caso de que sus resultados se vean confirmados por investigaciones futuras, luego anticipan que será una herramienta valiosa para los futuros astrónomos y astrofísicos que busquen estudiar la interacción entre los sistemas estelares binarios y los discos circumbinarios.

Además, El descubrimiento de este sistema binario de alta excentricidad facilitará la medición de las masas de enanas blancas de baja masa con extrema precisión en los próximos años. Esto, a su vez, debería ayudar a los astrónomos a comprender mejor las propiedades de estas estrellas y lo que conduce a su formación.

Como nos ha enseñado la historia, comprender el universo requiere un compromiso serio con el proceso de descubrimiento continuo. Y cuanto más descubrimos, el extraño en el que parece volverse, obligándonos a reconsiderar lo que creemos saber al respecto.