Las observaciones realizadas con un nuevo instrumento desarrollado para su uso en el telescopio de 2,1 metros (84 pulgadas) en el Observatorio Nacional Kitt Peak de la Fundación Nacional de Ciencias han llevado al descubrimiento de la binaria de enana blanca eclipsante más rápida hasta ahora conocida. Marcando con un período orbital de solo 6,91 minutos, Se espera que las estrellas en órbita rápida sean una de las fuentes más fuertes de ondas gravitacionales detectables con LISA, el futuro detector de ondas gravitacionales basado en el espacio.

Las densas "vidas posteriores" de las estrellas

Después de expandirse hasta convertirse en un gigante rojo al final de su vida, una estrella como el Sol eventualmente se convertirá en una densa enana blanca, un objeto con una masa como la del Sol aplastado hasta un tamaño comparable al de la Tierra. Similar, a medida que evolucionan las estrellas binarias, pueden envolver a su compañero en la fase de gigante roja y en espiral muy juntos, finalmente dejando atrás una binaria enana blanca cercana. Se espera que las binarias enanas blancas con órbitas muy estrechas sean fuentes fuertes de radiación de ondas gravitacionales. Aunque se prevé que sea relativamente común, tales sistemas han resultado esquivos, con solo unos pocos identificados hasta la fecha.

Binaria enana blanca que establece récords

Un nuevo estudio del cielo nocturno actualmente en curso en el Observatorio Palomar y el Observatorio Nacional Kitt Peak, está cambiando esta situación.

Cada noche, Instalación transitoria Zwicky de Caltech (ZTF), una encuesta que utiliza el telescopio de 48 pulgadas en el Observatorio Palomar, escanea el cielo en busca de objetos que se mueven, parpadear, o variar en brillo. A los candidatos prometedores se les da seguimiento con un nuevo instrumento, el demostrador de multiplicación de electrones (KPED) de Kitt Peak de 84 pulgadas, en el telescopio Kitt Peak de 2,1 metros para identificar binarios eclipsantes de período corto. KPED está diseñado para medir con velocidad y sensibilidad el brillo cambiante de las fuentes celestes.

Este enfoque ha llevado al descubrimiento de ZTF J1539 + 5027 (o J1539 para abreviar), una binaria eclipsante de enana blanca con el período más corto conocido hasta la fecha, tan solo 6,91 minutos. Las estrellas orbitan tan juntas que todo el sistema podría caber dentro del diámetro del planeta Saturno.

"Cuando la estrella más tenue pasa frente a la más brillante, bloquea la mayor parte de la luz, resultando en el patrón de parpadeo de siete minutos que vemos en los datos de ZTF, "explica el estudiante graduado de Caltech Kevin Burdge, autor principal del artículo que informa sobre el descubrimiento, que aparece en el número de hoy de la revista Naturaleza .

Una fuerte fuente de ondas gravitacionales

Se predice que las enanas blancas en órbita cercana se juntarán en espiral más cerca y más rápido, ya que el sistema pierde energía al emitir ondas gravitacionales. La órbita de J1539 es tan estrecha que se predice que su período orbital se acortará considerablemente después de solo unos pocos años. El equipo de Burdge pudo confirmar la predicción de la relatividad general de una órbita cada vez menor, comparando sus nuevos resultados con los datos de archivo adquiridos durante los últimos diez años.

J1539 es una joya rara. Es una de las pocas fuentes conocidas de ondas gravitacionales (ondas en el espacio y el tiempo) que serán detectadas por la futura misión espacial europea LISA (Antena espacial de interferómetro láser). que se espera que se lance en 2034. LISA, en el que la NASA juega un papel, será similar al LIGO (Observatorio de ondas gravitacionales con interferómetro láser) de la National Science Foundation, que hizo historia en 2015 al hacer la primera detección directa de ondas gravitacionales de un par de agujeros negros en colisión. LISA detectará ondas gravitacionales del espacio a frecuencias más bajas. J1539 se adapta bien a LISA; la frecuencia de onda gravitacional de 4.8 mHz de J1539 está cerca del pico de sensibilidad de LISA.

Continúan los descubrimientos para el telescopio histórico

El telescopio de 2,1 metros de Kitt Peak, el segundo gran telescopio que se construirá en el sitio, ha estado en funcionamiento continuo desde 1964. Su historia incluye muchos descubrimientos importantes en astrofísica, como el bosque Lyman-alfa en espectros de cuásares, la primera lente gravitacional de una galaxia, la primera enana blanca palpitante, y el primer estudio completo de la frecuencia binaria de estrellas como el Sol. El último resultado continúa con su venerable historial.

Lori Allen, El director del Observatorio Nacional de Kitt Peak y el director interino de NOAO dice:"Estamos encantados de ver que nuestro telescopio de 2,1 metros, ahora más de 50 años, sigue siendo una poderosa plataforma para el descubrimiento ".

"Estas maravillosas observaciones son una prueba más de que se puede hacer ciencia de vanguardia con telescopios de tamaño modesto como el de 2,1 metros de la era moderna, "agrega Chris Davis, Oficial de programas NSF para NOAO.

¡Más emociones por delante!

Tan notable como es, J1539 se descubrió con solo una pequeña parte de los datos que se esperaban de ZTF. Se encontró en el análisis inicial del equipo de ZTF de 10 millones de fuentes, mientras que el proyecto eventualmente estudiará más de mil millones de estrellas.

"Solo unos meses después de estar en línea, Los astrónomos de ZTF han detectado enanas blancas orbitando entre sí a un ritmo récord, "dice el Subdirector de Ciencias Físicas y Matemáticas de NSF, Anne Kinney. "Es un descubrimiento que mejorará enormemente nuestra comprensión de estos sistemas, y es una muestra de sorpresas por venir ".