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(noticias nanowerk) Astrónomos de la Universidad de Toronto han descubierto una población de estrellas masivas a las que sus compañeras en sistemas estelares binarios han despojado de su capa de hidrógeno. Los resultados, publicados en Ciencia (“An Observed Population of Intermediate Mass Helium Stars Broken into Binary Stars”) arrojan luz sobre las estrellas de helio calientes que se cree que son los orígenes de las supernovas de colapso de núcleos pobres en hidrógeno y de las fusiones de estrellas de neutrones.
Durante más de una década, los científicos han teorizado que aproximadamente una de cada tres estrellas masivas en sistemas estelares binarios pierde su capa de hidrógeno. Sin embargo, hasta el momento sólo se ha identificado un posible candidato.
«Era un agujero tan grande y evidente», dice la coautora principal Maria Drout, profesora asistente en el Departamento de Astronomía y Astrofísica David A. Dunlap y asociada en el Instituto Dunlap de Astronomía y Astrofísica de la Universidad de Toronto.
«Si estas estrellas resultaron ser raras, entonces todo nuestro marco teórico para todos estos fenómenos diferentes está equivocado, con implicaciones para las supernovas, las ondas gravitacionales y la luz de galaxias distantes», dice Drout. «Este hallazgo muestra que estas estrellas realmente existen».
“En el futuro podremos realizar estudios físicos mucho más detallados con estas estrellas”, afirma Drout. “Por ejemplo, las predicciones sobre cuántas fusiones de estrellas de neutrones veremos dependen de las propiedades de esas estrellas, como la cantidad de material que desprenden los vientos estelares. Ahora podemos medir esto por primera vez, mientras que antes la gente lo había extrapolado”.
Para explicar por qué un tercio de las supernovas de colapso del núcleo contienen mucho menos hidrógeno que una explosión típica de una estrella supergigante roja, se han mencionado anteriormente las estrellas binarias despojadas. Drout y sus colegas suponen que estas estrellas recién descubiertas eventualmente explotarán como supernovas pobres en hidrógeno. También se cree que estos sistemas estelares son necesarios para formar fusiones de estrellas de neutrones, como las que emiten las ondas gravitacionales detectadas desde la Tierra por el experimento LIGO.
De hecho, los investigadores creen que algunos objetos en su muestra actual son estrellas despojadas con estrellas de neutrones o agujeros negros como compañeros. Estos objetos están justo antes de convertirse en estrellas de neutrones binarias o sistemas de agujeros negros de estrellas de neutrones, que eventualmente podrían fusionarse.
“Muchas estrellas forman parte de una danza cósmica con una pareja y orbitan entre sí en un sistema estelar binario. «No son gigantes solitarios, sino más bien parte de dúos dinámicos que interactúan e influyen mutuamente a lo largo de sus vidas», dice Bethany Ludwig, candidata a doctorado en el Departamento de Astronomía y Astrofísica David A. Dunlap de la Universidad de Toronto. y tercer autor de este artículo. «Nuestro trabajo ilumina estas fascinantes relaciones y revela un universo que está mucho más conectado y activo de lo que imaginamos anteriormente».
«Así como los humanos somos criaturas sociales, las estrellas, especialmente las masivas, rara vez están solas», dice Ludwig.
A medida que las estrellas evolucionan y se expanden hasta convertirse en gigantes rojas, el hidrógeno de los bordes exteriores de una estrella puede ser eliminado por la atracción gravitacional de su compañera, exponiendo un núcleo de helio muy caliente. El proceso puede tardar decenas o incluso cientos de miles de años.
Las estrellas desnudas son difíciles de encontrar porque gran parte de la luz que emiten se encuentra fuera del espectro de luz visible y puede ser bloqueada por el polvo del universo o eclipsada por sus estrellas compañeras.
Drout y sus colaboradores comenzaron su búsqueda en 2016. Después de estudiar supernovas pobres en hidrógeno durante su investigación doctoral, Drout se propuso buscar lo que se cree que son estrellas desnudas como parte de una beca postdoctoral Hubble de la NASA en los observatorios de la Institución Carnegie que forman el corazón de la ciencia. En una conferencia conoció a la coautora Ylva Götberg, ahora profesora asistente en el Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria (ISTA), quien recientemente había desarrollado nuevos modelos teóricos sobre cómo deberían verse estas estrellas.
Drout, Götberg y sus colaboradores han desarrollado un nuevo estudio para examinar la parte ultravioleta del espectro, donde las estrellas extremadamente calientes emiten la mayor parte de su luz. Si bien la luz ultravioleta es invisible a simple vista, puede detectarse utilizando instrumentos y telescopios especiales.
Utilizando datos del Telescopio Óptico/Ultravioleta Swift, los investigadores recolectaron brillos de millones de estrellas en las Nubes de Magallanes Grande y Pequeña, dos de las galaxias más cercanas a la Tierra. Ludwig desarrolló el primer catálogo UV de campo amplio de las Nubes de Magallanes y utilizó la fotometría UV para detectar sistemas con emisiones UV inusuales que indican la posible presencia de una estrella desnuda.
Realizaron un estudio piloto sobre 25 objetos entre 2018 y 2022 y realizaron espectroscopia óptica con los telescopios de Magallanes en el Observatorio Las Campanas. Utilizando estas observaciones, demostraron que las estrellas eran calientes, pequeñas, pobres en hidrógeno y en sistemas binarios, todo ello de acuerdo con las predicciones de su modelo.
Actualmente, los investigadores continúan estudiando las estrellas identificadas en este artículo y están ampliando su búsqueda para encontrar más. Con programas aprobados en el Telescopio Espacial Hubble, el Telescopio de Rayos X Chandra, los Telescopios de Magallanes y el Telescopio Anglo-Australiano, observarán las galaxias cercanas, así como nuestra propia Vía Láctea. Como parte de esta publicación, todos los modelos teóricos y los datos utilizados para identificar estas estrellas se publicaron y se pusieron a disposición de otros científicos.
Las instituciones colaboradoras incluyen la Universidad de Toronto, los observatorios del Instituto Carnegie para la Ciencia, el Instituto Max Planck de Astrofísica, el Instituto Anton Pannekoek de Astronomía, el Instituto Dunlap de Astronomía y Astrofísica y el Observatorio Steward.
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