Los astrónomos han descubierto la enana blanca más pequeña y masiva jamás vista. La ceniza humeante que se formó cuando dos enanas blancas menos masivas se fusionaron, es pesado, "empaquetando una masa mayor que la de nuestro Sol en un cuerpo del tamaño de nuestra Luna, "dice Ilaria Caiazzo, Sherman Fairchild Postdoctoral Scholar Research Associate en Theoretical Astrophysics en Caltech y autor principal del nuevo estudio que aparece en la edición del 1 de julio de la revista. Naturaleza . "Puede parecer contradictorio, pero las enanas blancas más pequeñas resultan ser más masivas. Esto se debe al hecho de que las enanas blancas carecen de la combustión nuclear que mantiene a las estrellas normales contra su propia gravedad. y su tamaño, en cambio, está regulado por la mecánica cuántica ".

El descubrimiento fue realizado por Zwicky Transient Facility, o ZTF, que opera en el Observatorio Palomar de Caltech; dos telescopios Hawai'i — W. Observatorio M. Keck en Maunakea, La isla de Hawai'i y el Instituto de Astronomía de la Universidad de Hawai'i Pan-STARRS (Telescopio de reconocimiento panorámico y sistema de respuesta rápida) en Haleakala, Maui:ayudó a caracterizar la estrella muerta, junto con el telescopio Hale de 200 pulgadas en Palomar, el observatorio espacial europeo Gaia, y el Observatorio Swift Neil Gehrels de la NASA.

Las enanas blancas son los restos colapsados ​​de estrellas que alguna vez fueron unas ocho veces la masa de nuestro Sol o más ligeras. Nuestro Sol, por ejemplo, después de que se infla por primera vez hasta convertirse en una gigante roja en aproximadamente 5 mil millones de años, finalmente se desprenderá de sus capas externas y se encogerá hasta convertirse en una enana blanca compacta. Alrededor del 97 por ciento de todas las estrellas se convierten en enanas blancas.

Mientras nuestro Sol está solo en el espacio sin un compañero estelar, muchas estrellas orbitan unas alrededor de otras en pares. Las estrellas envejecen juntas y si ambos tienen menos de ocho masas solares, ambos se convertirán en enanas blancas.

El nuevo descubrimiento proporciona un ejemplo de lo que puede suceder después de esta fase. La pareja de enanas blancas, que giran alrededor del otro, pierden energía en forma de ondas gravitacionales y finalmente se fusionan. Si las estrellas muertas son lo suficientemente masivas, explotan en lo que se llama una supernova de tipo Ia. Pero si están por debajo de un cierto umbral de masa, se combinan en una nueva enana blanca que es más pesada que cualquiera de las estrellas progenitoras. Este proceso de fusión aumenta el campo magnético de esa estrella y acelera su rotación en comparación con la de los progenitores.

Los astrónomos dicen que la pequeña enana blanca recién descubierta, llamado ZTF J1901 + 1458, tomó la última ruta de evolución; sus progenitores se fusionaron y produjeron una enana blanca de 1,35 veces la masa de nuestro Sol. La enana blanca tiene un campo magnético extremo casi mil millones de veces más fuerte que el de nuestro Sol y gira sobre su eje a un ritmo frenético de una revolución cada siete minutos (la enana blanca más rápida conocida, llamado EPIC 228939929, rota cada 5,3 minutos).

"Atrapamos este objeto muy interesante que no era lo suficientemente masivo como para explotar, ", dice Caiazzo." Realmente estamos probando cuán masiva puede ser una enana blanca ".

Y lo que es más, Caiazzo y sus colaboradores piensan que la enana blanca fusionada puede ser lo suficientemente masiva como para evolucionar a una estrella muerta rica en neutrones. o estrella de neutrones, que típicamente se forma cuando una estrella mucho más masiva que nuestro Sol explota en una supernova.

"Esto es muy especulativo, pero es posible que la enana blanca sea lo suficientemente masiva como para colapsar aún más en una estrella de neutrones, "dice Caiazzo." Es tan masivo y denso que, en su núcleo, los protones en los núcleos capturan electrones para formar neutrones. Debido a que la presión de los electrones empuja contra la fuerza de la gravedad, manteniendo la estrella intacta, el núcleo colapsa cuando se elimina una cantidad suficientemente grande de electrones ".

Si esta hipótesis de formación de estrellas de neutrones es correcta, puede significar que una porción significativa de otras estrellas de neutrones toman forma de esta manera. La proximidad del objeto recién descubierto (a unos 130 años luz de distancia) y su corta edad (unos 100 millones de años o menos) indican que objetos similares pueden ocurrir con más frecuencia en nuestra galaxia.

Magnético y rápido

La enana blanca fue vista por primera vez por el colega de Caiazzo, Kevin Burdge, un becario postdoctoral en Caltech, después de buscar a través de imágenes de todo el cielo capturadas por ZTF. Esta enana blanca en particular, cuando se analiza en combinación con datos de Gaia, se destacó por ser muy macizo y tener una rotación rápida.

"Nadie ha sido capaz de explorar sistemáticamente fenómenos astronómicos de corta escala en este tipo de escala hasta ahora. Los resultados de estos esfuerzos son asombrosos, "dice Burdge, OMS, en 2019, lideró el equipo que descubrió un par de enanas blancas que se movían una alrededor de la otra cada siete minutos.

Luego, el equipo analizó el espectro de la estrella utilizando el espectrómetro de imágenes de baja resolución (LRIS) del Observatorio Keck, y fue entonces cuando Caiazzo fue golpeada por las firmas de un campo magnético muy poderoso y se dio cuenta de que ella y su equipo habían encontrado algo "muy especial, "como ella dice. La fuerza del campo magnético junto con la velocidad de rotación de siete minutos del objeto indicó que era el resultado de dos enanas blancas más pequeñas fusionándose en una.

Datos de Swift, que observa la luz ultravioleta, ayudó a precisar el tamaño y la masa de la enana blanca. Con un diámetro de 2, 670 millas, ZTF J1901 + 1458 asegura el título de la enana blanca más pequeña conocida, superando a los poseedores de récords anteriores, RE J0317-853 y WD 1832 + 089, cada uno de los cuales tiene un diámetro de aproximadamente 3, 100 millas.

En el futuro, Caiazzo espera usar ZTF para encontrar más enanas blancas como esta, y, en general, para estudiar la población en su conjunto. "Hay tantas preguntas que abordar, como cuál es la tasa de fusiones de enanas blancas en la galaxia, y ¿es suficiente para explicar el número de supernovas de tipo Ia? ¿Cómo se genera un campo magnético en estos poderosos eventos, y ¿por qué hay tanta diversidad en las intensidades de los campos magnéticos entre las enanas blancas? Encontrar una gran población de enanas blancas nacidas de fusiones nos ayudará a responder a todas estas preguntas y más ".