Dentro de la constelación de Cygnus, una estrella anciana y su enorme compañera están teniendo un último hurra, arrojando masa a una velocidad increíble antes de que exploten como supernovas y colapsen en un agujero negro.

Ahora, Investigadores, incluida la reciente graduada de la Universidad Aeronáutica Embry-Riddle, Laura M. Lee, han cartografiado la órbita de la estrella anciana alrededor de su compañero de gran tamaño e igualmente antiguo. En una ciencia por primera vez, también han determinado la masa dinámica de ambas estrellas que componen un sistema binario llamado Wolf-Rayet 133.

Los hallazgos del equipo, publicado el 9 de febrero de 2021 por Cartas de revistas astrofísicas , marcan la primera órbita observada visualmente de un tipo raro de estrella llamada estrella Wolf-Rayet (WN) rica en nitrógeno. La estrella de WN en cuestión es la mitad del dúo de baile estrellado en el binario WR 133.

La estrella de WN hace piruetas alrededor de su estrella socia, una supergigante O9, cada 112,8 días:una órbita relativamente breve, indicando que las dos estrellas están muy juntas, informaron los investigadores. La estrella WN tiene 9.3 veces más masa que nuestro Sol, mientras que la supergigante O9 es 22,6 veces más masiva, el equipo encontró.

Imaginando el universo temprano

La investigación abre una nueva ventana al pasado distante cuando las estrellas y los planetas comenzaban a formarse.

Estrellas tipo Wolf-Rayet, llamado así por los astrónomos que los descubrieron en 1867, son estrellas masivas cerca del final de sus vidas, dijo el mentor de la facultad de Lee, el Dr. Noel Richardson, profesor asistente de Física y Astronomía en Embry-Riddle. Están muy calientes un millón de veces más luminoso que el sol, y los vientos estelares se han despojado de sus envolturas de hidrógeno. Eso ha dificultado la medición de su masa, un paso vital hacia el modelado de la evolución de las estrellas, hasta ahora.

Debido a que el par de estrellas en el binario WR 133 están estrechamente acoplados, probablemente hayan intercambiado masa, Richardson señaló. "En el universo temprano, creemos que la mayoría de las estrellas eran muy, muy masivo y probablemente explotaron al principio, " él dijo.

"Cuando estos tipos de estrellas binarias están lo suficientemente cerca, pueden transferirse masa entre sí, posiblemente levantando polvo espacial, que es necesario para la formación de estrellas y planetas. Si no están lo suficientemente cerca para transferir masa, todavía están levantando un viento enorme que lanza material al cosmos, y eso también puede permitir que se formen estrellas y planetas. Por eso queremos saber más sobre este raro tipo de estrella ".

Lee aún era estudiante de Embry-Riddle cuando Richardson la invitó a ayudar a resolver un enigma de astronomía intrigante, como parte de su proyecto final de último año. Richardson había estado analizando datos de CHARA Array, una colección de seis telescopios colocados en el monte Wilson de California. La matriz operado por el Centro de Astronomía de Alta Resolución Angular de la Universidad Estatal de Georgia, podría extraer detalles celestes más pequeños que el tamaño angular de una moneda de diez centavos en la ciudad de Nueva York de los telescopios cerca de Los Ángeles, California.

La tarea específica de Lee era dar sentido a unos 100 espectros, gráficos similares a códigos de barras que revelan cuánta luz emite una estrella. Para comprender mejor los espectros de WR 133, proporcionado por Grant M. Hill del Observatorio Keck en Hawái, Lee usó un código de computadora que le permitió al equipo medir cómo se movían las dos estrellas. "Estas medidas son un paso necesario porque nos dicen cómo las estrellas se mueven hacia adelante y hacia atrás de nosotros, mientras que las mediciones de CHARA nos dijeron cómo se mueven por el cielo, ", Explicó Richardson." La combinación nos da la capacidad de ver una órbita tridimensional, que luego nos dice las masas ".

En el momento, Lee estaba enfocada en obtener su título de Embry-Riddle. "Realmente no me di cuenta del gran impacto que estábamos teniendo en este campo, "dijo Lee, un miembro de la sociedad de honores de física Sigma Pi Sigma que ahora tiene un título en Astronomía con una especialización en Matemáticas. "Fue muy emocionante ser parte del proyecto, especialmente como estudiante de pregrado ".

'Una canica azul en el espacio'

En el Observatorio y Planetario de Armagh en Irlanda del Norte, una de las muchas instituciones involucradas en el proyecto, Andreas A.C. Sander dijo que los hallazgos del equipo fueron algo sorprendentes y llevarán a los investigadores a repensar las suposiciones clave. "Los resultados son muy interesantes, ya que producen una masa menor de la esperada para una estrella así, "Señaló Sander.

"Si bien esto puede parecer un detalle, cambiará nuestra percepción de los Agujeros Negros resultantes del colapso de las estrellas Wolf-Rayet, un ingrediente crucial en el contexto astrofísico de los eventos de ondas gravitacionales ".

Gail Schaefer, de CHARA Array, señaló que las observaciones de Richardson utilizando los telescopios de la Universidad Estatal de Georgia (GSU) en Mount Wilson, que fueron posibles gracias a un programa de acceso abierto en la instalación, "ayudarán a mejorar nuestra comprensión de cómo las interacciones binarias impactan la evolución de estos estrellas masivas ".

El astrónomo Jason Aufdenberg de Embry-Riddle, que también ha utilizado CHARA Array, dijo que "el tipo de trabajo que está haciendo Noel, estableciendo órbitas, es muy importante porque pueden obtener las masas de estas cosas. Sabiendo acerca de estas estrellas muy calientes, cuántos había y su luminosidad es parte de la comprensión de lo que sucedió en nuestro universo después del Big Bang ".

Ahora, al comienzo de su carrera, Lee dijo que espera seguir aprendiendo y asombrarse con nuestro universo. "Estamos en una canica azul flotando en el espacio, ", dijo." Es importante aprender más sobre las complejidades del universo que nos rodea. Los humanos nacen para aprender. Cualquier conocimiento que podamos adquirir es un regalo ".