Los astrónomos encuentran un objeto parásito desconcertante: ¿es un púlsar viuda negra o algo completamente diferente?

Un binario viuda negra es una rareza rara: una estrella muerta que gira rápidamente y devora lentamente a una estrella compañera más pequeña, como lo hace su araña homónima con su pareja. En un nuevo estudio publicado el miércoles en la revista Naturaleza, los científicos pueden haber encontrado el binario de viuda negra más estrechamente acoplado hasta el momento, uno cuyos socios están tan cerca que el dúo podría caber dentro de nuestro Sol. Gran parte sigue siendo un misterio, lo que sugiere que este descubrimiento puede ser un caso de identidad equivocada y que los investigadores podrían haber encontrado algo completamente nuevo para la ciencia.

AQUÍ ESTÁ EL ANTECEDENTES – Las binarias Black Widow funcionan con púlsares, estrellas de neutrones que giran rápidamente, que son núcleos extraordinariamente densos de estrellas muertas que contienen una masa de hasta 2,17 veces la masa del Sol en el tamaño de una ciudad. Los púlsares pueden girar a velocidades vertiginosas, girando cientos de veces por segundo, emitiendo destellos de rayos gamma y rayos X como faros de alta potencia.

Normalmente, los púlsares giran hacia abajo y cobran vida como estrellas de neutrones ordinarias mientras queman una enorme cantidad de energía. Sin embargo, en un binario viuda negra, el compañero del púlsar le da nueva vida a la estrella muerta. La gravedad del púlsar, lo suficientemente fuerte como para aplastar protones junto con electrones para formar neutrones, arranca material de su compañero, una inundación de plasma cuya fuerza ayuda a que el pulsar vuelva a girar. Posteriormente, el púlsar emite energía que despoja aún más a su compañero y finalmente lo destruye.

Los astrónomos descubrieron la primera viuda negra binaria en la década de 1980. Desde entonces, los astrónomos han encontrado aproximadamente dos docenas de viudas negras binarias en la Vía Láctea, junto con otro tipo de estrella arácnida llamada redback, que también consiste en un púlsar y su pareja condenada. (Las viudas negras tienen compañeros de menos de una décima parte de la masa de nuestro Sol, mientras que las de espalda roja tienen compañeros más grandes).

La NASA creó esta simulación de un sistema púlsar viuda negra. NASA

¿QUÉ HICIERON LOS CIENTÍFICOS? — Cada viuda negra binaria que los astrónomos han detectado hasta la fecha apareció a través de destellos de rayos X y gamma de su púlsar. En el nuevo estudio, los investigadores buscaron ver binarios de viuda negra a partir de destellos de luz visibles de los compañeros de los púlsares.

El lado diurno del compañero de un púlsar viuda negra, el lado que mira perpetuamente a su captor vampírico, puede resultar muchas veces más caliente que su lado nocturno debido al torrente constante de radiación que recibe del púlsar. Los astrónomos buscaron encontrar una estrella cuyo brillo cambiara regularmente en una cantidad considerable, lo que sugiere que podría orbitar estrechamente alrededor de un púlsar.

En el nuevo estudio, los científicos investigaron los datos del instrumento Zwicky Transient Facility (ZTF) en el Observatorio Palomar del Instituto de Tecnología de California, cerca de San Diego. Examinaron imágenes de todo el cielo nocturno, analizando 20 millones de estrellas para ver si el brillo de alguna de ellas cambiaba drásticamente por un factor de 10 o más en una escala de tiempo de aproximadamente una hora o menos.

¿QUÉ ENCONTRARON? — Esta nueva técnica identificó binarios de viuda negra conocidos, validando su precisión. También detectó lo que parecía ser una estrella cuyo brillo cambiaba en un factor de 13 cada 62 minutos. Esto sugiere que probablemente era parte de una nueva viuda negra binaria a unos 3.700 años luz de la Tierra, que los científicos llamaron ZTF J1406+1222.

“Se han encontrado todos los púlsares viuda negra conocidos porque emiten rayos X, rayos gamma u ondas de radio, pero esta es la primera vez que usamos luz visible, del tipo que nuestros ojos pueden ver, para encontrar algo como esto”. El autor principal del estudio, Kevin Burdge, astrofísico del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), dice Inverso.

ZTF J1406+1222 probablemente consiste en un púlsar y una estrella fallida fría conocida como enana marrón. Estos objetos tienen entre 13 y 90 veces la masa de Júpiter, demasiado grandes para ser planetas, pero no lo suficientemente grandes como para ser verdaderas estrellas.

Los telescopios no pueden distinguir entre el púlsar de ZTF J1406+1222 y la enana marrón, pero es probable que el púlsar tenga entre 1,4 y dos veces la masa del Sol, mientras que la enana marrón probablemente tenga varias docenas de veces la masa de Júpiter, dice Burdge. Los científicos estimaron que están separados por menos de aproximadamente 450.000 kilómetros. Dada esta corta distancia y los tamaños relativamente pequeños de cada objeto, “podría caber todo dentro del Sol”, dice Burdge.

Imagen de la instalación transitoria Zwicky en el Observatorio Palomar en California. Caltech

El púlsar de ZTF J1406+1222 y su compañero orbitan uno alrededor del otro cada 62 minutos, la órbita más corta observada hasta ahora para una viuda negra binaria. El poseedor del récord anterior, PSR J1653-0158, tenía estrellas orbitando entre sí cada 75 minutos.

Curiosamente, este binario viuda negra es único en el sentido de que tiene un tercer compañero de aproximadamente 10 a 20 por ciento de la masa del Sol que orbita mucho más lejos, a una distancia de aproximadamente 600 veces la distancia promedio entre la Tierra y el Sol. Este compañero distante orbita al par cercano cada 10.000 años.

Sigue siendo incierto cómo el púlsar de ZTF J1406+1222 y su compañero podrían haber entrado en una órbita tan estrecha, ya que la forma en que un púlsar erosiona a su compañero debería separarlos.

“El tercer compañero puede haberlos ayudado a llegar allí”, sugiere Burdge. “Básicamente, cada vez que tienes dos cosas orbitando entre sí, y también tienes una tercera cosa más ancha orbitando, esa tercera cosa más ancha puede interactuar gravitacionalmente con el binario interno y, de hecho, cambiar la órbita del binario interno para empujar las cosas un poco más cerca”.

Más técnicamente, el tercer compañero puede hacer que la órbita de sus dos compañeros sea más alargada o excéntrica. Cuando la enana marrón se acerca al púlsar en la órbita excéntrica, siente un poderoso tirón gravitacional, “y eso disipa la energía, lo que rápidamente hace que la órbita se asiente en una órbita circular muy estrecha”, dice Burdge.

¿QUE SIGUE? — Curiosamente, los astrónomos hasta ahora no han detectado rayos gamma o rayos X de ZTF J1406+1222. Aunque muchos detalles sobre él hasta ahora sugieren que es un binario viuda negra, hasta que las observaciones futuras, digamos, del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA, confirmen la presencia de un púlsar, “es muy posible que este objeto también podría ser algo que nosotros” visto nunca antes y aún más exótico”, dice Burdge. “Lo único que sé con certeza es que nunca hemos visto nada como este objeto, y que probablemente haya mucho más que aprender de él y de otros objetos similares que estoy encontrando en este momento, y eso es lo que me emociona tanto”. acerca de estos.”

Burdge señala que el Observatorio Vera Rubin en Chile puede encontrar muchos más de estos objetos, ya que “será alrededor de 40 veces más poderoso que ZTF en términos de qué tan lejos puede ver”.

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