Astrónomos parecen haber solucionado finalmente un misterio cósmico de las estrellas que son básicamente demasiado pequeñas para existir. El descubrimiento de 21 nuevas variables cataclísmicas evolucionadas permite comprender el origen de las enanas blancas muy ligeras en sistemas binarios. El artículo fue publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Las variables cataclísmicas son binarias de período corto en las que una enana blanca extrae materia de una estrella compañera de baja masa. La evolución a largo plazo del sistema consistirá en una disminución de la masa de la estrella, que actúa como donante material. Además, ambos cuerpos convergerán por la pérdida de momento angular.
Al mismo tiempo, los datos de observación indican que una pequeña parte de las estrellas donantes en variables cataclísmicas tienen temperaturas y luminosidades efectivas inusualmente altas.
Formando enanas blancas
Tales fenómenos se explican por el hecho de que la estrella donante desborda el lóbulo de Roche hacia el final de su existencia. El lóbulo de Roche es la región del espacio alrededor de una estrella en un sistema binario en la que el material orbitante está ligado gravitacionalmente a dicha estrella.
Para cuando el sistema se convierta en un período corto, la estrella consistirá en un núcleo de helio con una gruesa envoltura de hidrógeno. La tasa de transferencia de materia estelar a una enana blanca en tales sistemas será mucho menor que en las típicas variables cataclísmicas. Además, la temperatura efectiva de las estrellas donantes es mayor.
El resultado de la evolución de tales sistemas será la formación de una enana blanca con una masa extremadamente baja o ELM enana. Esta será menor a 0.3 masas solares y quedará emparejada con una enana blanca ordinaria.
Los sistemas progenitores de tales objetos compactos se denominan variables cataclísmicas evolucionadas o «proto-ELM». Consisten en una enana blanca y el progenitor de una enana blanca de masa extremadamente baja, rodeados por una envoltura residual donde el hidrógeno todavía está ardiendo.
El trabajo
Ahora, un grupo de astrónomos dirigido por Kareem El-Badry del Observatorio Astrofísico Smithsonian ha publicado sus hallazgos en una muestra de 21 variables cataclísmicas. Estas muestras fueron encontradas en datos del Telescopio Espacial Gaia.
Las curvas de luz de las variables se tomaron de los datos del levantamiento del cielo ZTF (Zwicky Transient Facility) y se llevaron a cabo estudios espectroscópicos para los 21 sistemas utilizando el telescopio Donald Schein en el Observatorio Lick.
Los científicos descubrieron que en todas las variables cataclísmicas estudiadas espectroscópicamente, la estrella donante llena completamente o casi por completo el lóbulo de Roche.
En 13 sistemas se observa transferencia de masa entre componentes y en los 8 restantes se ha detenido recientemente. La mayoría de las estrellas donantes son más calientes que cualquier objeto similar conocido anteriormente: sus temperaturas efectivas oscilan entre 4.700 y 8.000 Kelvin.
Importancia
Todos los sistemas estudiados, según los investigadores, pueden atribuirse a variables cataclísmicas evolucionadas o a sus descendientes, donde se forma una enana ELM. La masa promedio del progenitor de una enana blanca ELM fue de aproximadamente 0,15 masas solares, y la masa de la compañera fue de 0,8.
Por lo tanto, el trabajo resultó en un aumento de tres veces en la muestra conocida de variables cataclísmicas evolucionadas. Los científicos pretenden estudiar con más detalle los sistemas ya encontrados, así como 29 candidatos más de la lista inicial.