Los científicos que trabajan con los poderosos telescopios del Centro de Astronomía de Alta Resolución Angular (CHARA) del Estado de Georgia han completado un estudio de un grupo de estrellas que se sospecha que han devorado la mayor parte del gas de las estrellas compañeras en órbita. Estas sensibles mediciones han detectado directamente el débil brillo de las estrellas canibalizadas.

La nueva investigación, dirigida por el investigador postdoctoral asociado Robert Klement, se publica en The Astrophysical Journal. El trabajo identifica nuevas órbitas de estrellas subenanas despojadas que giran alrededor de estrellas masivas que giran rápidamente, lo que lleva a una nueva comprensión de la trayectoria de vida de las estrellas binarias cercanas.

Trabajando con colegas del CHARA Array en Mount Wilson, California, Klement apuntó los telescopios de alta potencia a una colección de estrellas de la línea de emisión B relativamente cercanas, o "estrellas Be", para abreviar. Se trata de estrellas que giran rápidamente y que se cree que albergan compañeras en órbita inusuales.

Las estrellas Be probablemente se forman a partir de intensas interacciones entre pares cercanos de estrellas. Los astrónomos han descubierto que muchas estrellas se encuentran en estos pares, una tendencia que es especialmente cierta entre estrellas más masivas que nuestro sol. Las parejas con pequeñas separaciones se enfrentan a un destino tumultuoso porque crecen en tamaño a medida que envejecen y pueden alcanzar una dimensión similar a su separación.

Cuando esto sucede, el gas de la estrella en crecimiento puede cruzar la brecha entre la pareja para que la compañera pueda deleitarse con la corriente de gas transferida. Este proceso de canibalización eventualmente despojará a la estrella donante de masa de casi todo su gas y dejará atrás el diminuto núcleo caliente de su antiguo centro de combustión nuclear.

Los astrónomos predijeron que la corriente de transferencia de masa hace que la estrella compañera gire y se convierta en un rotador muy rápido. Algunas de las estrellas que giran más rápido se encuentran como estrellas Be. Las estrellas Be giran tan rápido que parte de su gas es expulsado de sus zonas ecuatoriales para formar un anillo de gas en órbita.

Hasta ahora, esta etapa predicha en la vida de pares binarios cercanos ha eludido a los astrónomos porque las separaciones de las estrellas son demasiado pequeñas para verlas con telescopios convencionales y porque los cadáveres estelares despojados están ocultos bajo el resplandor de sus brillantes compañeras. Sin embargo, los telescopios CHARA Array del estado de Georgia ofrecieron a los investigadores los medios para encontrar las estrellas desnudas.

El CHARA Array utiliza seis telescopios repartidos por la cima del Monte Wilson para actuar como un enorme telescopio único de 330 metros de diámetro. Esto brinda a los astrónomos la capacidad de separar la luz de pares de estrellas incluso con desplazamientos angulares muy pequeños. Klement también utilizó las cámaras MIRC-X y MYSTIC, construidas en la Universidad de Michigan y la Universidad de Exeter en el Reino Unido, que pueden registrar la señal luminosa de objetos muy brillantes y muy débiles que se encuentren muy juntos.

Los investigadores querían determinar si las estrellas Be habían sido giradas por transferencia de masa y alojadas en órbita alrededor de estrellas despojadas. Klement inició un programa de observación de dos años en CHARA y su trabajo rápidamente dio sus frutos. Descubrió la tenue luz de compañeros despojados en nueve de las 37 estrellas Be. Se centró en siete de estos objetivos y pudo seguir el movimiento orbital del cadáver estelar alrededor de la estrella Be.

"Las órbitas son importantes porque nos permiten determinar las masas de los pares de estrellas", afirmó Klement. "Nuestras mediciones de masa indican que las estrellas despojadas lo perdieron casi todo. En el caso de la estrella HR2142, la estrella despojada probablemente pasó de 10 veces la masa del Sol a aproximadamente una masa solar."

No se detectaron estrellas despojadas alrededor de cada estrella Be, y los investigadores creen que en algunos de estos casos, el cadáver se ha transformado en una pequeña estrella enana blanca, demasiado débil para detectarla incluso con el conjunto CHARA. En otros casos, puede ser que la interacción fuera tan intensa que las estrellas se fusionaran para convertirse en una estrella de rápida rotación.

Klement ahora está ampliando la búsqueda de estrellas desnudas en órbita para convertirlas en estrellas Be en el cielo austral utilizando el interferómetro del Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral en Chile.

También está trabajando con Luqian Wang en los Observatorios de Yunnan en China en una investigación utilizando el Telescopio Espacial Hubble de la NASA para detectar la tenue luz de los compañeros despojados. Debido a que estos cadáveres están calientes, son relativamente más brillantes en las longitudes de onda ultravioleta que sólo pueden observarse con el Telescopio Espacial Hubble.

"Este estudio de las estrellas Be, y el descubrimiento de nueve estrellas compañeras débiles, demuestra verdaderamente el poder de CHARA", dijo Alison Peck, directora de programa de la División de Ciencias Astronómicas de la Fundación Nacional de Ciencias, que respalda el conjunto CHARA. "El uso de la excepcional resolución angular y el alto rango dinámico del conjunto nos permite responder preguntas sobre la formación y evolución estelar que nunca antes habían sido posibles de responder".

Douglas Gies, director de CHARA Array, dijo que la investigación finalmente ha descubierto una etapa oculta clave en las vidas de pares estelares cercanos.

"El estudio CHARA Array de las estrellas Be ha revelado directamente que estas estrellas se crearon mediante una transformación total por transferencia de masa", dijo Gies. "Ahora estamos viendo, por primera vez, el resultado del festín estelar que dio lugar a las estrellas despojadas."

Más información: Robert Klement et al, Programa interferométrico de matriz CHARA sobre la multiplicidad de estrellas Be clásicas:nuevas detecciones y órbitas de compañeras subenanas despojadas, The Astrophysical Journal (2024). DOI:10.3847/1538-4357/ad13ec

Información de la revista: Revista Astrofísica

Proporcionado por la Universidad Estatal de Georgia