Descubren un sistema único de estrellas binarias eclipsantes

Concepción artística del sistema binario de NLTT 11748.

Astrofísicos de la UC Santa Barbara son los primeros científicos en identificar dos estrellas enanas blancas en un sistema binario eclipsante, permitiendo la primera medición directa del radio de una extraña enana blanca compuesta de helio puro. Los resultados son publicados en la revista Astrophysical Journal Letters. Estas observaciones son las primeras en confirmar una teoría sobre un cierto tipo de enana blanca.
La historia comenzó con observaciones de Justin Steinfadt, estudiante graduado de físicia de UCSB que ha estado monitoreando estrellas enanas blancas como parte de su tesis.
Breves eclipses fueron descubiertos durante observaciones de la estrella NLTT 11748 con el Telescopio Faulkes al norte del Observatorio Global de Las Cumbres (LCOGT), una institución afiliada a UCSB. NLTT 11748 es una de las pocas enanas blancas de baja masa con núcleo de helio que están bajo un cuidadoso estudio por sus variaciones de brillo. Las rápidas instantáneas de la estrella -con cerca de un minuto de exposición- mostraron unas imágenes consecutivas donde la estrella era levemente más débil. Steinfadt rápidamente se dio cuenta de la importancia de este descubrimiento inesperado. "Hemos estado buscando un montón de estrellas, ¡pero aún creo que tuvimos suerte!" dijo.
Avi Shporer en UCSB y LCOGT asisieron con las observaciones y rápidamente brindaron su experiencia al nuevo descubrimiento. "Sabíamos que algo era inusual, especialmente cuando confirmamos estas caídas la noche siguiente", dijo Shporer. Los científicos observaron eclipses de 3 minutos de las estrellas binarias dos veces durante la órbita de 5,6 horas.
El entusiasmo por el descubrimiento y la necesidad de confirmarlo rápidamente llevó al uso del telescopio Keck de 10 metros de diámetro, ubicado en Mauna Kean en Hawai, justo 5 semanas después de la primera observación. El equipo también invitó a David Kaplan, un colega de Hubble y colega postdoctoral del Instituto Kavli de Física Teórica.
Durante esa noche, los científicos fueron capaces de medir el cambiante corrimiento Doppler de la estrella NLTT 11748 cuando orbitaba su compañera la enana blanca débil, pero más masiva. "Fue increíble atestiguar la velocidad de este cambio de estella en sólo unos pocos minutos", dijo Kaplan, quien estuvo presente en el telescopio Keck durante las observaciones.
Estas observaciones llevaron a la confirmación de una teoría importante sobre las estrellas enanas blancas. Las estrellas terminan sus vidas de diferentes maneras. "La formación de un sistema binario semejante conteniendo una enana blanca de helio de masa extremadamente baja tiene que ser el resultado de las interacciones y pérdida de masa entre las dos estrellas originales", dijo Howell. Las estrellas enanas blancas son los remanentes densos de estrellas como el Sol, con dimensiones comparables a la Tierra. Una estrella se transforma en enana blanca cuando ha agotado su combustible nuclear y todo lo que queda es el denso núcleo interno, típicamente de carbono y oxígeno.
Una de las estrellas en el grupo binario recientemente descubierto es una enana blanca relativamente rara con núcleo de helio con una masa de sólo 10 a 20% la de nuestro Sol. La existencia de estas estrellas especiales ha sido conocida por más de 20 años. El trabajo teórico predijo que estas estrellas son más calientes y son más grandes que las enanas blancas comunes. Hasta ahora, el tamaño nunca había sido medido. Las observaciones de la estrella NLTT 11748 realizadas por este grupo de investigación han producido la primera medición directa del radio de una enana blanca inusual que confirma esta teoría.
La otra estrella en el grupo binario también es una enana blanca, pero más ordinaria, compuesta fundamentalmente por carbono y oxígeno con cerca del 70% de la masa de nuestro Sol. Esta estrella es más masiva y mucho más pequeña que la otra enana blanca. La luz que produce es 30 veces más débil que la de su compañera en el grupo binario.
"Una posibilidad particularmente interesante para reflexionar es lo que sucederá dentro de 6 a 10 millones de años", dijo Bildsten. "Este sistema binario está emitiendo ondas gravitatorias a un ritmo que obligará a las dos enanas blancas a hacer contacto. Qué sucede luego, nadie lo sabe".
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