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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.
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?
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.
Debido 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.
Instituciones participantes en el hallazgo:
Universidad
de
Universidad
de
Universidad
de
Instituto
de
Astrofísica
Universidad
de
Universidad
de
Keele
Observatorio de Hamburgo-Bergedorf
de
Southampton
Sheffield
Mánchester
Canarias
Oxford
Warwick
University