Un nuevo tipo de explosión estelar termonuclear

Un equipo de astrónomos con la ayuda del Observatorio Europeo Austral telescopio muy grande (ESOVLT) un nuevo tipo de explosión estelar: una micronova. Estas explosiones ocurren en la superficie de algunas estrellas, y cada una puede quemar alrededor de 3.500 millones de Grandes Pirámides de Giza a partir de material estelar en solo unas pocas horas.

“Hemos detectado e identificado por primera vez lo que llamamos una micronova”, explica Simon Scaringi, astrónomo de la Universidad de Durham en el Reino Unido, quien dirigió el estudio sobre estas erupciones, que se publica hoy en Nature. “Este fenómeno desafía nuestra comprensión de cómo ocurren las explosiones termonucleares en las estrellas. Pensamos que lo sabíamos, pero este descubrimiento sugiere una forma completamente nueva de lograrlas”, agrega.

Los astrónomos han descubierto un nuevo tipo de explosión que ocurre en enano blanco Las estrellas están en dos sistemas estelares. Este video resume el descubrimiento.

Las micronovas son eventos muy poderosos, pero pequeños en escalas astronómicas; Son mucho menos energéticos que los estallidos estelares conocidos como novas, que los astrónomos conocen desde hace siglos. Ambos tipos de explosiones ocurren en enanas blancas, estrellas muertas cuyas masas son las mismas que nuestro sol, pero tan pequeñas como la Tierra.

Una enana blanca en un sistema de dos estrellas puede robar materia, principalmente hidrógeno, de su estrella compañera si están lo suficientemente cerca una de la otra. Cuando este gas cae sobre la superficie supercaliente de la estrella enana blanca, hace que los átomos de hidrógeno se fusionen explosivamente en helio. En las supernovas, estas explosiones termonucleares ocurren sobre toda la superficie estelar. «Tales explosiones hacen que toda la superficie de la enana blanca arda y brille intensamente durante varias semanas», explica la coautora Nathalie Degenar, astrónoma de la Universidad de Amsterdam en los Países Bajos.

La impresión de este artista muestra un sistema de dos estrellas donde pueden ocurrir micronovas. El disco azul que orbita la enana blanca brillante en el centro de la imagen está hecho de material, principalmente hidrógeno, que ha sido robado de su estrella compañera. Hacia el centro del disco, la enana blanca usa sus fuertes campos magnéticos para dirigir el hidrógeno hacia sus polos. Cuando la materia cae sobre la superficie caliente de la estrella, provoca una explosión de micronova, contenida por campos magnéticos en uno de los polos de la enana blanca. Crédito: ESO/M. Kornmeiser, El Calcada

Las micronovas son explosiones similares que son más pequeñas y rápidas, y duran solo varias horas. Ocurren en algunas enanas blancas con fuertes campos magnéticos, que dirigen el material hacia los polos magnéticos de la estrella. Por primera vez, hemos visto que la fusión de hidrógeno también puede ocurrir de manera local. El combustible de hidrógeno puede estar contenido en la base de los polos magnéticos de algunas enanas blancas, por lo que la fusión ocurre solo en estos polos magnéticos”, dice Paul Grote, astrónomo de la Universidad de Radboud en los Países Bajos y coautor del estudio.

«Esto conduce a la explosión de bombas de fusión de micronova, que tienen aproximadamente una millonésima parte del poder de una explosión de nova, de ahí el nombre de micronova», continúa Groot. Aunque «parcial» podría sugerir que estos eventos son pequeños, no se equivoque: solo una de estas erupciones podría quemar alrededor de 20,000,000 billones de kilogramos, o alrededor de 3.500 millones de las Grandes Pirámides de Giza.^[1]

La impresión de este artista muestra un sistema de dos estrellas, con una enana blanca (en primer plano) y una estrella compañera (en el fondo), donde pueden ocurrir micronovas. La enana blanca roba el material de su compañera, que se dirige hacia sus polos. Cuando la materia cae sobre la superficie caliente de la enana blanca, provoca una explosión de micronova, ubicada en uno de los polos de la estrella. Crédito: Mark Garlick

Esta nueva microestructura desafía la comprensión de los astrónomos sobre los estallidos estelares y pueden ser más abundantes de lo que se pensaba anteriormente. «Simplemente muestra cuán dinámico es el universo. Estos eventos pueden ser muy comunes, pero debido a que son tan rápidos, es difícil captarlos en acción», explica Scaringi.

El equipo se encontró por primera vez con estas misteriosas microerupciones al analizar datos de NASASatélite de estudio de exoplanetas en tránsito (macho cabrío). «Al observar los datos astronómicos recopilados por TESS de la NASA, descubrimos algo inusual: un destello brillante de luz óptica que dura unas pocas horas. Para futuras investigaciones, encontramos varias señales similares», dice Degenar.

Este video muestra una animación de una explosión de Micronova. El disco azul que orbita la enana blanca brillante en el centro de la imagen está hecho de material, principalmente hidrógeno, que ha sido robado de su estrella compañera. Hacia el centro del disco, la enana blanca usa sus fuertes campos magnéticos para dirigir el hidrógeno hacia sus polos. Cuando la materia cae sobre la superficie caliente de la estrella, provoca una explosión de micronova, contenida por campos magnéticos en uno de los polos de la enana blanca. Crédito: ESO/L. Calsada, M. Cornmeiser

El equipo observó tres micronovas usando TESS: dos son enanas blancas conocidas, pero la tercera requirió más observaciones usando el instrumento X-shooter en el VLT de ESO para confirmar el estado de la enana blanca.

«Con la ayuda del Very Large Telescope de ESO, descubrimos que todos estos destellos de luz fueron producidos por enanas blancas», dice Degenar. «Esta observación fue crucial para interpretar nuestro resultado y el descubrimiento de Micronova», agrega Scaringi.

La animación de este artista muestra un sistema de dos estrellas donde un componente es una estrella ordinaria y el otro es una enana blanca que aparece rodeada por un disco de gas y polvo. Una enana blanca en un sistema de dos estrellas puede robar materia, principalmente hidrógeno, de su estrella compañera si están lo suficientemente cerca una de la otra. Crédito: ESO/M. Kornmeiser

El descubrimiento de macronovas se suma al repertorio de estallidos estelares conocidos. El equipo ahora quiere capturar más de estos eventos esquivos, lo que requerirá estudios a gran escala y mediciones de seguimiento rápidas. Scaringi concluye que «la rápida respuesta de telescopios como el VLT o el New Technology Telescope de ESO y la gama de instrumentos disponibles nos permitirán revelar con más detalle qué son estas enigmáticas micropartículas».

Referencia: «Explosiones termonucleares locales de la acumulación de enanas blancas magnéticas» por S. Scaringi, P. J. Groot, C. Knigge, A. J. Bird, E. Breedt, D. H. Buckley, Y. Cavecchi, N. D. Degenaar, D. de Martino, C. Done M Frata, K. Ikevich, E. Cording, J.B. Lasota, C. Littlefield, C. F. Manara, M. O’Brien, P. Szkody y FX Timmes, 20 de abril de 2022, disponible aquí. templar la naturaleza.
DOI: 10.1038 / s41586-022-04495-6

notas

1. Usamos billones para indicar un millón de millones (1,000,000,000,000 o 10¹²) y billón significa mil millones (1,000,000,000 o 10⁹). La Gran Pirámide de Giza en El Cairo, Egipto (también conocida como la Pirámide de Khufu o la Pirámide de Khufu) pesa alrededor de 5,900,000,000 kg.

más información

Esta investigación se presentó en un artículo titulado «Explosiones termonucleares locales de enanas blancas magnéticas acumuladas» que aparecerá en templar la naturaleza. Una carta de seguimiento titulada «Activación de micronovas por flujos de acreción confinados magnéticamente en enanas blancas acrecientes» ha sido aceptada para su publicación en Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.

equipo en templar la naturaleza La investigación es realizada por S. Scaringi (Centro de Astronomía Extragaláctica, Departamento de Física, Universidad de Durham, Reino Unido) [CEA]), P. J. Groot (Departamento de Astrofísica, Universidad de Radboud, N? Megen, Países Bajos [IMAPP] y el Observatorio Astronómico de Sudáfrica, Ciudad del Cabo, Sudáfrica [SAAO] y Departamento de Astronomía, Universidad de Ciudad del Cabo, Sudáfrica [Cape Town]), C. Knigge (Escuela de Física y Astronomía, Universidad de Southampton, Southampton, Reino Unido [Southampton]), A.J. Bird (Southampton), E. Breedt (Instituto de Astronomía, Universidad de Cambridge, Reino Unido), DAH Buckley (SAAO, Ciudad del Cabo, Departamento de Física, Universidad del Estado Libre, Bloemfontein, Sudáfrica), Y. Cavecchi (Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad de México, México), ND Degenaar (Anton Pannekoek Institute of Astronomy, University of Amsterdam, Amsterdam, Países Bajos), D. de Martino (INAF-Osservatorio Astronomico di Capodimonte, Nápoles, Italia), C. Done (CEA), M. Fratta (CEA), K. Ilkiewicz (CEA), E. Koerding (IMAPP), J.-P. Lasota (Centro Astronómico Nicolás Copérnico, Academia Polaca de Ciencias, Varsovia, Polonia, e Instituto de Astrofísica de París, CNRS y Universidades de la Sorbona, París, Francia), C. Littlefield (Departamento de Física, Universidad de Notre Dame, EE. UU. y Departamento de Astronomía, Universidad de WashingtonSeattle, Estados Unidos [UW]), CF Manara (Observatorio Europeo Austral, Garching, Alemania [ESO]), M. O’Brien (CEA), P. Szkody (UW), FX Timmes (Escuela de Exploración de la Tierra y el Espacio, Universidad Estatal de Arizona, Arizona, EE. UU., Instituto Conjunto de Astrofísica Nuclear – Centro para la Evolución de Elementos, EE. UU.) .