NGC 6543: Nebulosa ojo de gato. Crédito: NASA
Artículo publicado el 11 de noviembre de 2011 en The Physics ArXiv Blog
La predicción podría ayudar a explicar algunas propiedades inesperadas de las enanas blancas de helio.
Las estrellas enanas blancas son brillantes ascuas, los restos de pequeñas estrellas que han agotado su combustible. La mayor parte de enanas blancas son calientes brasas, que gradualmente irradian su calor al espacio. Pero unas pocas están hechas de helio, y son éstas las que revisamos hoy.
Debido a que no generan calor por sí mismas, las enanas blancas finalmente se enfriarán tanto que dejarían de emitir cantidades significativas de luz y calor. Pero este proceso de enfriamiento necesita eones, mucho más incluso que la edad del universo, por lo que se piensa que aún no existen las conocidas como enanas negras.
La tasa precisa a la cual se enfrían las enanas blancas depende de su estructura interna Esto se comprende bastante bien para las enanas blancas normales. Pero las de helio mantienen algunas sorpresas.
La visión convencional es que el helio sometido a altas presiones forma un plasma de núcleos en un mar de electrones. Cuando aumenta la presión, los núcleos se ordenan formando un cristal. Las propiedades de este cristal de helio determinan lo rápidamente que se enfrían las estrellas.
Recientemente, sin embargo, los astrofísicos han señalado que el helio puede también formar un condensado Bose-Einstein. La cuestión que investigan Paulo Bedaque de la Universidad de Maryland en College Park y algunos colegas, es cómo la presencia de tal condensado afectaría a las propiedades de la estrella.
Resulta que los condensados de helio tienen un comportamiento extraordinariamente rico en los distintos tipos de cuasi-partículas que pueden formar. Estas cuasi-partículas son, básicamente, excitaciones cuantizadas en el condensado, y se han estudiado mucho en condensados ordinarios.
Debido a que estas cuasi-partículas transportan energía a través y hacia fuera del condensado, reducen su calor específico.
Lo que Bedaque y sus colegas han encontrado es una cuasi-partícula completamente nueva que surge en las enanas blancas de helio debido a las restricciones extra sobre el comportamiento del condensado en el centro de un objeto tan denso.
Esta cuasi-partícula, dicen, reduce el calor específico del núcleo de la enana blanca en dos órdenes de magnitud en comparación con un núcleo cristalino.
No es difícil comprender las consecuencias. Un calor específico menor indica que las enanas blancas de helio deberían enfriarse significativamente más rápido de lo que se pensaba anteriormente. De hecho, Bedaque y compañía sugieren que sería detectable este enfriamiento más rápido.
Cuando tiene lugar, se da una anomalía en las temperaturas de las enanas blancas de helio. Hace un par de años, los astrónomos encontraron un grupo de enanas blancas de helio en un cúmulo globular a unos miles de años luz de la Tierra.
Si se hace un gráfico de la temperatura y magnitud de las enanas blancas, los astrónomos normalmente encontrarán que la secuencia de estrellas se hace cada vez más fría y menos brillante hasta que deja de ser visible sin importar el telescopio que se use.
Pero con estas enanas blancas de helio, los astrónomos vieron algo más: la secuencia terminaba muy por encima del límite de magnitud de las observaciones (que se realizaron con el Hubble). Por alguna razón, las estrellas más viejas, frías y tenues no están donde se se supone que deberían.
Nadie sabe por qué la nueva cuasi-partícula y el enfriamiento que causan, generan una posibilidad. Tal vez las enanas blancas de helio pasen a través de algún tipo de transición interna conforme envejecen, lo que provoca que se enfríen repentinamente mucho más rápidamente de lo esperado. Por esto es por lo que las estrellas más frías y viejas no siguen el patrón usual de enfriamiento.
Por el momento, sólo es una suposición. Bedaque y sus colegas dicen que es necesario muchísimo trabajo de modelado para comprender por completo cómo podría funcionar esto. Más datos sobre las enanas blancas de helio reales, también ayudarían.
Parece que a estos muchachos les esperan unos próximos meses interesantes.
Artículo de Referencia: arxiv.org/abs/1111.1343: Nuclear Condensate And Helium White Dwarfs
Artículo traducido y posteado en Ciencia Kanija, el original se publicó en Technology Review.