El gigante de luz revela una etapa evolutiva que falta

El Dr. Varsha Ramachandran del Centro de Astronomía de la Universidad de Heidelberg (ZAH) y sus colegas han revelado la primera estrella de masa media «sin masa». El descubrimiento representa un eslabón perdido en nuestra imagen de la evolución estelar hacia la fusión de sistemas de estrellas de neutrones, que es esencial para nuestra comprensión del origen de los elementos pesados, como la plata y el oro. El Dr. Ramachandran es investigador postdoctoral en el grupo de investigación del Dr. Andreas Sander, con sede en el Instituto de Astronomía Reschen (ARI) de ZAH. Estos resultados se publican ahora en Astronomía y astrofísica.

El equipo de investigadores ha descubierto el primer representante de estrellas de masa intermedia pronosticadas durante mucho tiempo, pero aún no confirmadas. Las «estrellas truncadas» son estrellas que han perdido la mayor parte de sus capas externas, exponiendo sus núcleos calientes, densos y ricos en helio, que resultan de la fusión nuclear de hidrógeno con helio. La mayoría de estas estrellas desnudas se forman en sistemas estelares binarios donde la fuerte gravedad de una estrella se desprende y se acumula material de su compañera.

Durante mucho tiempo, los astrofísicos conocen las estrellas abstractas de baja masa, conocidas como subenanas, así como sus primas masivas, conocidas como estrellas Wolf-Rayet. Pero hasta ahora, nunca han podido encontrar ninguna de estas llamadas «estrellas desnudas de masa media», lo que plantea dudas sobre si nuestra imagen teórica básica necesita una revisión importante.

Al escanear estrellas calientes y brillantes con los instrumentos de espectroscopia de alta resolución del VLT (Very Large Telescope) del Observatorio Europeo Austral en Chile, la Dra. Ramachandran y sus colegas detectaron señales sospechosas en el espectro de una estrella caliente que alguna vez fue masiva. Clasificado como un solo objeto. Una investigación detallada del espectro reveló que el objeto no es una sola estrella, sino que en realidad es un sistema binario, que consta de una estrella de masa media y un accesorio que gira rápidamente, la llamada estrella be que estaba envuelta por la masa acumulada del progenitor desnudo de la estrella.

El sistema está ubicado en una galaxia enana vecina llamada Pequeña Nube de Magallanes (SMC). Las estrellas de esta galaxia tienen una menor abundancia de elementos más pesados, que los astrofísicos llaman simplemente «metales», que las estrellas masivas de nuestra propia Vía Láctea. Por lo tanto, las estrellas masivas y pobres en metales en el SMC sirven como una ventana al pasado de nuestra galaxia y la evolución química del universo.

La Dra. Ramachandran completó sus estudios universitarios en India, antes de mudarse a Potsdam, Alemania para obtener su doctorado. Trabaja desde septiembre de 2021 en ZAH/ARI. «Con nuestro descubrimiento, probamos que los cúmulos perdidos hace mucho tiempo de estas estrellas sí existen. Pero nuestros hallazgos también sugieren que pueden verse muy diferentes de lo que esperábamos», explica el Dr. Ramachandran, quien agrega que en lugar de perder por completo su exterior capas, pueden retener Tales estrellas tienen una cantidad pequeña pero suficiente de hidrógeno sobre sus núcleos de helio, lo que las hace parecer mucho más grandes y frías de lo que realmente son.

«Así que las llamamos ‘estrellas parcialmente desnudas’”, agrega. El Dr. Andreas Sander señala que el manto restante de hidrógeno es una forma de disfraz. «Las estrellas parcialmente desnudas se parecen mucho a las estrellas regulares, no desnudas, y así esencialmente se esconden a simple vista. Solo los datos de alta resolución combinados con un análisis espectral cuidadoso y modelos informáticos detallados pueden revelar su verdadera naturaleza».

No en vano, evadieron la detección durante tanto tiempo. «El regalo especial de esta estrella fue su masa: puede parecer unas veces más masiva que nuestro Sol, pero esta es una luz inusual por su apariencia azul gigante», explica el líder del grupo de investigación.

El Dr. Jacob Klinke, investigador independiente del Observatorio Europeo Austral (ESO) y coautor del artículo de investigación en cuestión, explica que el sistema recién descubierto sirve como un eslabón crítico en la cadena evolutiva que conecta varias «especies» diferentes. de organismos alienígenas. «Nuestros modelos de evolución estelar predicen que dentro de aproximadamente un millón de años, la estrella desnuda explotará como una supuesta supernova envuelta, dejando atrás un remanente de estrella de neutrones», dice el Dr. Klinke.

El descubrimiento realizado por la Dra. Ramachandran y sus colegas marca la primera estrella desnuda que se ha encontrado en una galaxia pobre en minerales. Si el binario sobrevive a la explosión de la supernova, los roles de las dos estrellas se invertirán: el compañero Be-star donará masa al complejo de estrellas de neutrones, convirtiéndose en el llamado binario Be-ray.

Se considera que estos sistemas notables son los progenitores de los eventos de fusión de estrellas de neutrones dobles, quizás las escenas cósmicas más grandes observadas hasta la fecha y el origen de elementos químicos como la plata o el oro. Comprender su camino de formación es uno de los principales desafíos de la astrofísica moderna, y las observaciones de las etapas evolutivas intermedias son esenciales para lograrlo.

«Nuestro descubrimiento añade una pieza importante al rompecabezas, dando lugar a las primeras restricciones directas sobre cómo procede la evolución de la transferencia de masa en sistemas estelares tan masivos», concluye el Dr. Ramachandran.