Este gráfico de seis paneles ilustra un posible escenario de la poderosa explosión vista hace 170 años desde el sistema estelar Eta Carinae. 1. Eta Carinae inicialmente era un sistema de estrellas triples. Dos grandes estrellas (A y B) en el sistema orbitan de cerca y una tercera compañera C orbita mucho más lejos. 2. Cuando la más masiva de las estrellas binarias cercanas (A) se acerca al final de su vida, comienza a expandirse y vierte la mayor parte de su material sobre su hermano un poco más pequeño (B). 3. El hermano (B) se acumula hasta aproximadamente 100 masas solares y se vuelve extremadamente brillante. La estrella donante (A) ha sido despojada de sus capas de hidrógeno, exponiendo su núcleo de helio caliente. La transferencia de masa altera el equilibrio gravitacional del sistema, y la estrella con núcleo de helio se aleja más de su hermano monstruo. 4. La estrella con núcleo de helio luego interactúa gravitacionalmente con la estrella más externa (C), tirando de él a la refriega. Las dos estrellas intercambian lugares, y la estrella más externa es pateada hacia adentro. 5. Estrella C, moviéndose hacia adentro, interactúa con el hermano extremadamente masivo, creando un disco de material alrededor de la estrella gigante. 6. Eventualmente, la estrella C se fusiona con la estrella fuerte, produciendo un evento explosivo que forma lóbulos bipolares de material expulsado del hermano monstruo. Mientras tanto, el compañero sobreviviente, A, se asienta en una órbita alargada alrededor del par fusionado. Cada 5,5 años atraviesa la envoltura gaseosa exterior de la estrella gigante, produciendo ondas de choque que se detectan en rayos X. Crédito:NASA, ESA, y A. Feild (STScI)
¿Qué pasa cuando una estrella se comporta como si hubiera explotado? pero sigue ahí?
Hace unos 170 años, Los astrónomos presenciaron un gran estallido de Eta Carinae, una de las estrellas más brillantes conocidas de la Vía Láctea. La explosión desató casi tanta energía como una explosión de supernova estándar.
Sin embargo, Eta Carinae sobrevivió.
Una explicación de la erupción ha eludido a los astrofísicos. No pueden llevar una máquina del tiempo a mediados del siglo XIX para observar el estallido de la tecnología moderna.
Sin embargo, los astrónomos pueden utilizar la propia "máquina del tiempo de la naturaleza, "cortesía del hecho de que la luz viaja a una velocidad finita a través del espacio. En lugar de dirigirse directamente hacia la Tierra, parte de la luz del estallido rebotó o "hizo eco" en el polvo interestelar, y acaba de llegar a la Tierra. Este efecto se llama eco de luz. La luz se está comportando como una postal que se perdió en el correo y solo llega 170 años después.
Al realizar análisis forenses astronómicos modernos de la luz retardada con telescopios terrestres, los astrónomos descubrieron una sorpresa. Las nuevas mediciones de la erupción de la década de 1840 revelan que el material se expande con velocidades récord de hasta 20 veces más rápido de lo que esperaban los astrónomos. Las velocidades observadas se parecen más al material más rápido expulsado por la onda expansiva en una explosión de supernova, en lugar de los vientos relativamente lentos y suaves que se esperan de las estrellas masivas antes de morir.
Basado en estos datos, Los investigadores sugieren que la erupción puede haber sido provocada por una pelea estelar prolongada entre tres estrellas hermanas ruidosas, que destruyó una estrella y dejó las otras dos en un sistema binario. Esta pelea pudo haber culminado con una violenta explosión cuando Eta Carinae devoró a uno de sus dos compañeros, disparando más de 10 veces la masa de nuestro Sol al espacio. La masa expulsada creó lóbulos bipolares gigantes que se asemejan a la forma de una mancuerna que se ve en las imágenes actuales.
Los resultados se informan en un par de artículos de un equipo dirigido por Nathan Smith de la Universidad de Arizona en Tucson. Arizona, y Armin Rest of the Space Telescope Science Institute en Baltimore, Maryland.
Los ecos de luz se detectaron en imágenes de luz visible obtenidas desde 2003 con telescopios de tamaño moderado en el Observatorio Interamericano Cerro Tololo en Chile. Usando telescopios más grandes en el Observatorio Magellan y el Observatorio Gemini Sur, ambos también ubicados en Chile, Luego, el equipo usó espectroscopía para diseccionar la luz, permitiéndoles medir las velocidades de expansión de la inyección. Registraron material a más de 20 millones de millas por hora (lo suficientemente rápido como para viajar de la Tierra a Plutón en unos pocos días).
Las observaciones ofrecen nuevas pistas sobre el misterio que rodea a la titánica convulsión que, en el momento, convirtió a Eta Carinae en la segunda estrella nocturna más brillante vista en el cielo desde la Tierra entre 1837 y 1858. Los datos sugieren cómo pudo haber llegado a ser la estrella más luminosa y masiva de la Vía Láctea.
"Vemos estas velocidades realmente altas en una estrella que parece haber tenido una poderosa explosión, pero de alguna manera la estrella sobrevivió "Smith explicó." La forma más fácil de hacer esto es con una onda de choque que sale de la estrella y acelera el material a velocidades muy altas ".
Las estrellas masivas normalmente encuentran su desaparición final en eventos impulsados por impactos cuando sus núcleos colapsan para formar una estrella de neutrones o un agujero negro. Los astrónomos ven este fenómeno en explosiones de supernovas donde la estrella es destruida. Entonces, ¿cómo es posible que una estrella explote con un evento impulsado por una conmoción? pero ¿no es suficiente para explotar por completo? Algún evento violento debe haber arrojado la cantidad justa de energía sobre la estrella, provocando que expulse sus capas externas. Pero la energía no fue suficiente para aniquilar por completo la estrella.
Una posibilidad para tal evento es una fusión entre dos estrellas, pero ha sido difícil encontrar un escenario que pudiera funcionar y coincidir con todos los datos de Eta Carinae.
Los investigadores sugieren que la forma más sencilla de explicar una amplia gama de hechos observados que rodean la erupción es con una interacción de tres estrellas, donde los objetos intercambian masa.
Si ese es el caso, entonces el sistema binario remanente actual debe haber comenzado como un sistema triple. "La razón por la que sugerimos que los miembros de un loco sistema triple interactúen entre sí es porque esta es la mejor explicación de cómo el compañero actual perdió rápidamente sus capas externas antes que su hermano más masivo, "Dijo Smith.
En el escenario propuesto por el equipo, dos grandes estrellas orbitan de cerca y una tercera compañera orbita más lejos. Cuando la más masiva de las estrellas binarias cercanas se acerca al final de su vida, comienza a expandirse y vierte la mayor parte de su material sobre su hermano un poco más pequeño.
El hermano ahora ha aumentado hasta unas 100 veces la masa de nuestro Sol y es extremadamente brillante. La estrella donante, ahora solo unas 30 masas solares, ha sido despojado de sus capas de hidrógeno, exponiendo su núcleo de helio caliente.
Se sabe que las estrellas con núcleo de helio caliente representan una etapa avanzada de evolución en la vida de las estrellas masivas. "De la evolución estelar, hay un entendimiento bastante firme de que las estrellas más masivas viven sus vidas más rápidamente y las estrellas menos masivas tienen vidas más largas, "Descanso explicado." Así que la estrella compañera caliente parece estar más avanzada en su evolución, aunque ahora es una estrella mucho menos masiva que la que orbita. Eso no tiene sentido sin una transferencia de masa ".
La transferencia de masa altera el equilibrio gravitacional del sistema, y la estrella con núcleo de helio se aleja más de su hermano monstruo. La estrella viaja tan lejos que interactúa gravitacionalmente con la tercera estrella más externa, pateándolo hacia adentro. Después de hacer algunos pases cercanos, la estrella se fusiona con su compañero de peso pesado, produciendo una salida de material.
En las etapas iniciales de la fusión, la eyección es densa y se expande relativamente lentamente a medida que las dos estrellas se acercan cada vez más en espiral. Más tarde, un evento explosivo ocurre cuando las dos estrellas internas finalmente se unen, despegando el material moviéndose 100 veces más rápido. Este material finalmente se pone al día con la eyección lenta y choca contra ella como una quitanieves, calentando el material y haciéndolo brillar. Este material brillante es la fuente de luz de la principal erupción histórica vista por los astrónomos hace un siglo y medio.
Mientras tanto, la estrella de núcleo de helio más pequeña se asienta en una órbita elíptica, pasando a través de las capas externas de la estrella gigante cada 5,5 años. Esta interacción genera ondas de choque que emiten rayos X.
Una mejor comprensión de la física de la erupción de Eta Carinae puede ayudar a arrojar luz sobre las complicadas interacciones de estrellas binarias y múltiples, que son fundamentales para comprender la evolución y muerte de las estrellas masivas.
El sistema Eta Carinae reside 7, 500 años luz de distancia dentro de la nebulosa Carina, una vasta región de formación de estrellas vista en el cielo del sur.
El equipo publicó sus hallazgos en dos artículos, que aparecen en línea el 2 de agosto en The Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society .
