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Astrofísico mexicano observa por primera vez “canibalismo” estelar

Por Verenise Sánchez

Ciudad de México. 27 de junio de 2016 (Agencia Informativa Conacyt).- Un grupo de científicos de diversos países, en el cual participó el astrofísico mexicano Juan Venancio Hernández Santisteban, observó por primera vez cómo una enana blanca “devoró” una enana marrón.

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En entrevista para la Agencia Informativa Conacyt, este hallazgo es importante porque corrobora la teoría evolutiva de los sistemas binarios interactivos que señala que las enanas blancas pueden tener como compañera una enana marrón, explicó el astrónomo mexicano.

Destacó que hasta hace poco no existía una detección directa de estos sistemas, de tal suerte que la observación que hicieron confirma que los sistemas sobreviven a la transformación de una estrella a una enana marrón.

Hernández Santisteban, quien con una beca del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt) realiza un doctorado en la Universidad de Southampton, en Reino Unido, destacó que confirmar esta etapa en la teoría evolutiva de estos sistemas binarios es importante porque alrededor de 70 por ciento de todos estos objetos en la galaxia deberían albergar una enana marrón. Sin embargo, no se había detectado ningún sistema directamente.

Derivado de esta observación también se pudo aislar por primera vez la luz de la enana marrón, lo cual permitió medir la temperatura de su atmósfera, y se logró medir directamente su masa.

Los resultados de esta investigación ya fueron publicados en la prestigiosa revista científica Nature, bajo el título "An irradiated brown-dwarf companion to an accreting white dwarf".

Agencia Informativa Conacyt (AIC): ¿Cuánto tiempo les tomó la investigación?esterlar recuadro2 627Juan Venancio Hernández Santisteban.

Juan Venancio Hernández Santisteban (JVHS): Yo fui el investigador principal y empecé a trabajar con los datos cuando inicié mi doctorado en el 2012. Me tomó cerca de un año y medio preparar todo el material que fue publicado.

AIC: ¿Cuál es la diferencia entre una enana y una estrella?

JVHS: La diferencia es que una estrella como nuestro Sol tiene suficiente masa para producir fusión nuclear en su interior. Cuando esta estrella termine de utilizar el material en su núcleo después de miles de millones de años de evolución, se desprenderá de sus capas exteriores. Lo que quedará será el centro de la estrella compuesta por los productos de la fusión nuclear. A esta remanente se le conoce como enana blanca.

AIC: ¿Cuál es la diferencia entre una enana blanca y una marrón?

JVHS: La enana marrón es muy diferente a una enana blanca, tanto en estructura como en su historia. Las enanas blancas son el producto final de la evolución de una estrella similar a nuestro Sol. Sin embargo, las enanas marrones son objetos que, desde su inicio, nunca tuvieron suficiente material para producir fusiones nucleares. Se les conoce también como estrellas fallidas.

AIC: ¿En qué consistió y cómo realizaron la investigación?

JVHS: Observamos el sistema SDSS J143317.78+101123.3 con el espectrógrafo X-Shooter en el Very Large Telescope (VLT, ubicado en el Cerro Paranal, Chile), que nos permitió observar simultáneamente en el óptico y en el infrarrojo cercano.

Lo que pudimos ver fue que la enana marrón domina la emisión en el infrarrojo, mientras que en el óptico las contribuciones del disco de acreción y de la enana blanca son más importantes. Con modelos teóricos, se puede estimar la emisión de estos dos últimos y sustraerla del espectro total para aislar la contribución de la enana marrón.

AIC: ¿Qué resultados obtuvieron?

JVHS: Las observaciones nos permitieron aislar por primera vez la luz de la enana marrón en uno de estos sistemas, así como medir directamente su masa. De esta manera, confirmamos que se trata de un objeto subestelar, es decir, que no produce fusiones nucleares en su interior.

La luz aislada de esta enana marrón nos permitió medir la temperatura de su atmósfera. Dado que observamos el sistema durante varias órbitas, las cuales tienen un periodo orbital de 78 minutos, pudimos observar la enana marrón desde diferentes ángulos. Esto nos permitió realizar un mapa de temperatura de su atmósfera.

AIC: ¿Por qué es importante el hallazgo?

JVHS: Este hallazgo significa que la enana blanca, a través de un proceso que ha llevado miles de millones de años, ha destruido su estrella compañera. Este “canibalismo” estelar ha transformado lo que inicialmente era una estrella —la cual quema hidrógeno en su centro— en una enana marrón.

Esto es una importante corroboración de la teoría evolutiva de estos sistemas. Ella predice que, de estos sistemas binarios interactivos, alrededor de 70 por ciento de todos los sistemas en la galaxia deberían de contener una enana marrón como compañera de la enana blanca. Sin embargo, hasta hace poco, no existía una detección directa de estos sistemas. Este hallazgo confirma que los sistemas sobreviven la transformación de una estrella en una enana marrón.

AIC: ¿Qué impacto tiene este hallazgo en la astronomía?

JVHS: Además de su clara importancia en el estudio evolutivo de estos sistemas, pudimos extender nuestra investigación al estudio de la enana marrón misma. Las enanas marrón en estos sistemas se encuentran en una configuración muy particular. La enana blanca tiene una temperatura de 13 mil kelvin, mientras que la de la enana marrón es de dos mil 200 kelvin.

estelar recuadro 627Debido a su gran proximidad a la enana blanca, la enana marrón esta bañada por un campo intenso de radiación proveniente de la enana blanca. Esto hace que la temperatura superficial de la enana marrón se vea modificada, similar a lo que le sucede a la Tierra respecto al Sol, es decir, el hemisferio que ve al Sol, es más caliente que el que se encuentra de noche.

Un efecto muy similar está ocurriendo en este sistema. Nuestras observaciones nos permitieron detectar esta diferencia de temperatura entre los hemisferios de la enana marrón por primera vez.

AIC: ¿Por qué es importante tener un mapa de temperatura de las enanas marrones?

JVHS: Precisamente, este mapa nos permite calcular la diferencia de temperaturas entre los dos hemisferios (día y noche). En él, encontramos una diferencia promedio de 57 kelvin; sin embargo, debido a que la enana marrón esta deformada por el intenso campo gravitacional de la enana blanca, se observan partes de la superficie con diferencias de temperatura de hasta 200 kelvin.

AIC: ¿Por qué es importante estudiar las atmósferas de estas enanas?

JVHS: El estudio de estas atmósferas irradiadas nos ayuda a entender el transporte de energía en el interior de las enanas marrones, así como el estudio de su composición química.

Si la redistribución de energía en la enana marrón (energía que fluye del lado diurno al nocturno) es pobre, la atmósfera de la enana marrón presentará diferencias significativas de temperatura entre las partes diurna y la nocturna, que fue justamente lo que observamos.

Este estudio provee de observaciones que pueden ser comparadas directamente con modelos computacionales. Esto nos permitirá entender el interior de las enanas marrones cuando son sometidas a esta radiación externa, proveniente de la enana blanca. Esto tiene aplicaciones en el estudio de exoplanetas.

AIC: ¿Qué papel juega Conacyt en su formación académica y en el desarrollo de esta investigación? 

JVHS: Ha sido fundamental, fui becario Conacyt durante mi maestría en astronomía que realicé en el Instituto de Astronomía, de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), y actualmente para realizar mi doctorado en física en la Universidad de Southampton.

 

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