Descubren una enana blanca que quema helio

Impresión artística de una fuente de rayos X supersuave: el disco de acreción alrededor de una estrella enana blanca está hecho principalmente de helio. - F. BODENSTEINER/IMAGEN DE FONDO ESO

   MADRID, 24 Mar. (EUROPA PRESS) -

   Astrónomos en Alemania han encontrado un sistema estelar binario en el que fluye helio, y no hidrógeno, hacia la enana blanca desde su compañera.

   El sistema se encontró debido a los rayos X brillantes, llamados súper suaves, que se originan en la fusión nuclear del gas desbordado cerca de la superficie de la enana blanca.

   La luminosidad medida sugiere que la masa de la enana blanca está creciendo más lentamente de lo que se creía posible, lo que puede ayudar a comprender la cantidad de supernovas causadas por la explosión de las enanas blancas. Los resultados han sido publicados en la revista Nature.

   Las enanas blancas en explosión no solo se consideran la principal fuente de hierro en el universo, sino que también son una herramienta importante para la cosmología. Como las llamadas supernovas de Tipo Ia (SN Ia), todas se vuelven aproximadamente igualmente brillantes, lo que permite a la astrofísica determinar con precisión la distancia de sus galaxias anfitrionas.

   Sin embargo, incluso después de muchos años de intensa investigación, no está claro en qué circunstancias la masa de una enana blanca puede crecer hasta el llamado límite de Chandrasekhar. Este es el límite superior teórico para la masa de una enana blanca, obtenido en 1930 por el astrofísico indio-estadounidense y premio Nobel Subrahmanyan Chandrasekhar.

   A principios de la década de 1990, las fuentes de rayos X supersuaves con combustión estable de hidrógeno en sus superficies se establecieron como una nueva clase de objetos con ROSAT, y durante un tiempo se consideraron candidatos potenciales para los progenitores SN Ia. El problema con estas fuentes, sin embargo, es su abundancia de hidrógeno: las supernovas de tipo Ia no muestran rastros de hidrógeno.

   Durante más de 30 años, se han predicho sistemas estelares dobles, en los que una enana blanca acumula y quema helio de manera estable en su superficie, pero tales fuentes nunca se han observado. Un equipo internacional dirigido por el Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE) ha encontrado ahora una fuente de rayos X cuyo espectro óptico está completamente dominado por el helio.

   "La fuente de rayos X supersuave [HP99] 159 se conoce desde la década de 1990, cuando se observó por primera vez con ROSAT, más recientemente con XMM-Newton y ahora con eROSITA", explica en un comunicado Jochen Greiner, quien lidera el análisis de este fuente en MPE. "Ahora, pudimos identificarlo como una fuente óptica en la Gran Nube de Magallanes. En su espectro encontramos principalmente líneas de emisión de helio que se originan en el disco de acreción".

   Sin embargo, esto no resuelve el problema de los progenitores de SN Ia: los modelos teóricos predicen que alrededor del 2-5% de la materia de la estrella compañera de helio será arrastrada por la explosión de SN Ia y expulsada al medio ambiente. Sin embargo, esta cantidad de helio no se ha encontrado en la mayoría de las supernovas observadas hasta la fecha. Hay, sin embargo, una subclase con menor luminosidad, la SN Iax, en la que la explosión es más débil y, por lo tanto, se expulsa menos helio.

   El sistema ahora descubierto [HP99] 159 podría terminar en tal SN Iax según el conocimiento actual, ya que las mediciones aquí indican que la combustión continua de helio en enanas blancas es posible incluso a tasas de acreción más bajas que las predichas teóricamente. La luminosidad medida de [HP99] 159 es unas diez veces menor de lo esperado a la tasa canónica, mientras que al mismo tiempo la temperatura de rayos X medida está exactamente en el rango esperado para una combustión estable de helio.

   "El brillo de rayos X observado sugiere que la quema del helio entrante en la enana blanca se estabiliza por su rápida rotación, lo que hace probable una explosión de supernova final del sistema", dice el profesor Norbert Langer del Instituto Argelander de Astronomía, quien también es miembro del Área de Investigación Transdisciplinaria de la Materia de la Universidad de Bonn.

   Dado que las mediciones anteriores indican que la luminosidad se ha mantenido igual durante unos 50 años, debería ser posible una amplia gama de tasas de acreción que conducen a explosiones.

   "Las estrellas sin envoltura de hidrógeno, como la estrella compañera que se encuentra en [HP99] 159, son un paso intermedio importante en el ciclo de vida de las estrellas binarias que debería ocurrir en aproximadamente el 30% de tales sistemas", dice Julia Bodensteiner de ESO (European Southern Onbservatory), quien ha estado estudiando estrellas masivas desde su tesis de maestría en MPE. "Debería haber muchas de esas estrellas, pero hasta ahora solo se han observado unas pocas".

   El equipo ahora espera encontrar docenas de fuentes similares en las dos Nubes de Magallanes con eROSITA. Esto debería permitirles restringir aún más las condiciones para los progenitores SN Ia.