Francis en #rosavientos: El beso mortal de dos estrellas gemelas

Dibujo20150222 Henize 2-428 imaged with ESO Very Large Telescope at the Paranal Observatory in Chile - ESO

Ya está disponible el audio del podcast de Eureka, mi sección en La Rosa de los Vientos de Onda Cero. Como siempre, una transcripción, unos enlaces y algunas imágenes.

Este mes ha publicado en Nature como primer autor mi amigo Miguel Santander-García, aka @MiguSant, conocido divulgador y astrofísico que trabaja en el Observatorio Astronómico Nacional (OAN/CSIC). Se han descubierto con el Gran Telescopio de Canarias dos estrellas enanas blancas en proceso de fusión para dar lugar a una supernova de tipo Ia. Estas supernovas permiten medir distancias cósmicas y son las que se usaron para descubrir la energía oscura en 1998. Por vez primera se observan las etapas finales de este fenómeno, que ocurrirá en cualquier momento entre hoy dentro de unos 700 millones de años. Se ha observado en la nebulosa planetaria Henize 2-428. Miguel estudia las nebulosas planetarias de formas extrañas y por pura serendipia encontró esta gran sorpresa en una de ellas. Un bonito ejemplo para ilustrar cómo funciona la ciencia y el buen nivel que tiene la ciencia española.

El artículo es Miguel Santander-García et al., “The double-degenerate, super-Chandrasekhar nucleus of the planetary nebula Henize 2-428,” Nature, AOP 09 Feb 2015, doi: 10.1038/nature14124; Miguel Santander-García, “Dying with style: merging white dwarfs can do it too,” Mapping Ignorance 09 Feb 2015; “Astronomers Discover Close Pair of White Dwarfs in Center of Planetary Nebula Henize 2-428,” Sci-News.com, 10 Feb 2015.

Más información en español en “Primera detección de la fusión de dos estrellas que crearán una supernova,” Agencia SINC, 09 Feb 2015; Sergio Ferrer, “Las estrellas eran la Wikipedia de la Antigüedad. Astrónomo vallisoletano acaba de detallar en ‘Nature’ el canto de cisne de dos estrellas moribundas, que explotarán dentro de 700 millones de años,” El Confidencial, 12 Feb 2015; Eva Mosquera Rodríguez, “Dos estrellas destinadas al colapso,” El Mundo, 09 Feb 2015; y muchos más.

Dibujo20150222 artist impression - Henize 2-428 - gabriel perez - smm - iac

Las estrellas, como los seres vivos, nacen, crecen y mueren. Muchas estrellas mueren dando lugar a supernovas. ¿Sabemos cuál será el destino final de nuestro Sol? La muerte de una estrella depende de su masa. Una estrella da lugar a una supernova cuando tiene más de ocho veces la masa del Sol. Nuestro Sol tendrá un destino un poco menos espectacular, pero igualmente bello. Dentro de unos cinco mil millones de años el Sol agotará su reserva de hidrógeno y hinchará dando lugar a una estrella gigante roja, con un tamaño más grande que la órbita de la Tierra. Las estrellas gigantes rojas expulsan sus capas exteriores dando lugar a una hermosa nube de gas ionizado y plasma llamada nebulosa planetaria. Bautizadas así por el astrónomo William Herschel en el siglo XVIII, quien creía que eran discos planetarios, no tienen ninguna relación con los planetas. En el caso del Sol, en unos cientos de millones de años, arrojará cerca de la mitad de su masa y formará una espectacular nebulosa planetaria en lo que antes era el sistema solar. La estrella gigante roja se convertirá en una estrella enana blanca con un tamaño similar al de la Tierra y que estará en el núcleo de la nebulosa planetaria. No hay reacciones de fusión nuclear en el corazón de una enana blanca. Por su superficie se enfría poco a poco, produciendo radiación UV que ioniza la nebulosa planetaria, lo que la hace visible durante unos diez mil años. La enana blanca irá diluyendo muy lentamente en el medio interestelar y perdurará casi para siempre como un astro casi invisible. Este destino tan triste le pasa a las estrellas como el Sol, salvo que tengan una compañera cercana con una masa muy parecida. Como ha publicado en la revista Nature mi amigo Miguel Santander, astrofísico en el Observatorio Astronómico Nacional de Madrid, y varios colegas de España, Chile y Sudáfrica. La nebulosa planetaria Heniza 2-428 contiene en su interior dos enanas blancas que acabarán fusionándose dentro de unos 700 millones de años en una especie de beso mortal que producirá una explosión de supernova tipo Ia. Uno de los fenómenos más espectaculares del universo.

Dibujo20150222 Light-curve measurements and model - nature14124-f2

La formación de una nebulosa planetaria en la fase final de la vida de una estrella gigante roja es un proceso violento. ¿Cómo es posible que la estrella compañera no sea expulsada en esta explosión? Las estrellas nacen en cunas o guarderías. Nubes de gas interestelar que dan lugar a decenas o cientos de estrellas hermanas. Como el cúmulo estelar de las Pléyades, que ahora podemos disfrutar en nuestro cielo nocturno todas las noches. Muchas veces dos de estas estrellas son gemelas y tienen una masa muy similar. Formarán una pareja durante toda su vida hasta su muerte. Ambas se transformarán en gigantes rojas al mismo tiempo. Cuando de estas gigantes rojas expulse sus capas externas le arrancará las suyas a la otra estrella, dando lugar a una nebulosa planetaria en cuyo interior habrá dos enanas blancas. Miguel Santander y sus colegas llevan observando la nebulosa planetaria Henize 2-428 desde el año 2009 con el Gran Telescopio de Canarias (GTC) en La Palma, Islas Canarias, España, y el Telescopio Muy Grande (VLT) del Observatorio Paranal, Chile. El análisis de la variación periódica de la luz de su núcleo indica que está formado por dos enanas blancas que se orbitan mutuamente con un periodo orbital muy corto de sólo 4,2 horas (0,1758±0,0005 días), con una velocidad radial de unos 206 km/s. Lo sorprendente es que ambas tienen casi la misma masa que nuestro Sol. Más aún, la suma total de sus masas, unas 1,8 masas solares, supera el llamado límite de Chandrasekhar (1,4 M⊙). Esto significa que acabarán fusionándose en un beso moral que dará lugar a una explosión como supernova tipo Ia. El sistema binario que dio lugar a la neubolosa planetaria Henize 2-428 morirá dos veces. Ya vivió una muerte que le llevó a formar una nebulosa planetaria con un núcleo doble degenerado. Y dentro de unos 700 millones de años volverá a morir cuando las dos enanas enanas blancas se fusionen. Su segunda muerte emitirá tanta luz que eclipsará toda la luz de nuestra galaxia vista desde otros galaxias.

Dibujo20150222 Artist Impression - Formation four stars in cuadruple system - B Saxton -NRAO-AUI-NSF- AgenciaSinc

Las estrellas nacen en nubes de gas que se comportan como cunas o guarderías. Este nuevo estudio indica que dos estrellas nacieron juntas, se criaron juntas y han muerto juntas. ¿Se sabe si este fenómeno es habitual o se trata de algo muy excepcional? Más de la mitad de las estrellas del universo se han formado y han evolucionado en el seno de sistemas binarios o múltiples. Hay muchas observaciones de sistemas de este tipo con estrellas jóvenes y muy jóvenes. Este mes un equipo de investigadores de Suiza, Estados Unidos, Reino Unido, Alemania y Chile ha observado en la región de formación estelar de Perseo un sistema cuádruple que consta de una joven protoestrella y tres ‘grumos’ filamentosos de gas que formarán otras tantas estrellas en unos 40.000 años. Este trabajo también publicado en la revista Nature usa esta observación para proponer un nuevo mecanismo para la formación de sistemas binarios y múltiples, la fragmentación del núcleo de la nube de gas protoestelar y su filamentación, formación de filamentos. El primer autor del artículo es el chileno Jaime Pineda, miembro del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre, en Munich, Alemania. La formación de este sistema cuádruple de estrellas finalizará en unos 40.000 años. Todavía no sabemos si en este sistema acabarán apareciendo dos estrellas con una masa similar que puedan dar lugar con el paso del tiempo a una nebulosa planetaria como la observada por Miguel Santander y sus colegas con dos enanas blancas gemelas en su núcleo, pero la idea es muy sugerente.

El artículo es J. E. Pineda et al., “The formation of a quadruple star system with wide separation,” Nature 518: 213-215, 12 Feb 2015, doi: 10.1038/nature14166. Más información en español en “Descubierto un sistema de cuatro soles en formación,” Agencia SINC, 11 Feb 2015.

Dibujo20150222 High-angular-resolution image of dense gas and stellar progenitors - nature14166-f1


10 Comentarios

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MarioMario

Entonces eso implica que la orbita son poco mas de 3 millones de kilometros? Osea estan alejadas el doble de la distancia tierra luna?. Si es asi tiene que ser un espectaculo fascinante

Miguel Santander

Más cerca aún, Mario. Los centros de ambas estrellas están separados por poco más de 1 millón de kilómetros. Además, están hinchadas hasta tener un diámetro de poco menos de un millón de kilómetros cada una y distorsionadas por las fuerzas de marea de la otra hasta estar en contacto, casi como un cacahuete. Si ignoramos esto último y pudiéramos posarnos sobre la superficie de una estrella, la otra abarcaría más de 90º en el cielo. Sobrecogedor, sin duda.

AlbertAlbert

1. La distancia Tierra-Luna es de 384.400 km, por lo tanto, si la distancia entre los dos centros de las estrellas es de alrededor de 1 millón de km, equivale a unas 2,6 veces la distancia Tierra-Luna
2. Creo entender que esta pareja de enanas blancas están en nuestra galaxia, ¿a qué distancia de nosotros?

AlbertAlbert

Me respondo: según “El Confidencial” la distancia del sistema Henize 2-428 a la Tierra es de 3.500 años luz.
¿Alguien sabe qué efectos tendría sobre la Tierra una explosión Supernova tipo Ia a 3.500 años luz de distancia?

TxemaryTxemary

Quiero decir, ninguno “sobre” la tierra, verse se verám si era tu pregunta, probablemente con una magnitud bastante alta, pero no se calcularla.

AlbertAlbert

Gracias Txemary. Hago la pregunta al revés, ¿qué distancia se juzga “segura” para que la atmósfera y el campo magnético terrestre nos protejan de una explosión Supernova tipo Ia?

U-95U-95

A 3500 años luz. y asumiendo que no haya polvo interestelar de por medio que la oscureciera, una tipo Ia tendría una magnitud aparente de alrededor de -9, comparable a la de la Luna creciente y más que suficiente para producir sombras. Espectacular como dicen arriba.

Excepto quizás para la vista, a la que puede que la perjudicara ver algo tan brillante concentrado en un punto de luz, sería inofensiva.

No sé si habría que preocuparse por que se produjera un GRB en una supernova de tipo Ia, al menos cuando la producen dos enanas blancas colisionando.

AlbertAlbert

Googleando he encontrado que según Phil Plait de Bad Astronomy, la “distancia segura” entre una explosión Supernova y la Tierra es de entre 50 y 100 años luz, aunque no explica los cálculos, ¿alguien sabe hacerlos?
Por suerte a esa distancia no hay ninguna estrella candidata a supernova. Los candidatos más cercanos son:
– IK Pegasi, sistema binario formado por una estrella tipo A y una enana blanca situado a 150 años luz de la Tierra. Candidato a la larga a Supernova tipo Ia
– Spica, (Alfa Virginis). Gigante azul situada a 260 años luz, candidata a la larga a Supernova tipo II
Así que por el momento parece que podemos estar tranquilos.
http://blogs.discovermagazine.com/ba...-candidate/

EduardoEduardo

Ningún efecto. Solamente un espectáculo fantástico y único. Fíjate que Betelgeuse se encuentra a unas 8 veces más cerca y su próximo estallido como supernova no preocupa a nadie, porque su eje no está en la dirección Tierra-estrella.
En este caso cabe suponer que el eje de la supernova resultante tampoco estará en esa dirección, porque de lo contrario sí sería preocupante y alarmante, pues tendríamos encima una explosión de rayos gamma que a esa distacia puede ser letal para nosotros.
Hoy se estima que una explosión supernova a 25 años luz ya sería suficiente ya para que la “radiación ultravioleta” asociada aniquilase a numerosas especies y torciera el desarrollo evolutivo de otras. La probabilidad de que ocurra este cataclismo a esa distancia es de 1´5 por cada mil millones de años. Sin embargo, hay que resaltar que estas estimaciones se han hecho para el caso de “supernovas de colapso gravitatorio”, no habiendo hasta el momento estudios relativos al caso de “supernovas Ia”, pero teniendo en cuenta que estas suelen ser más energéticas, la distancia a guardar será varias veces las anteriores.

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