Kepler detecta una estrella vampiro en la oscuridad del sistema KSN: BS-C11a


Utilizando los datos del archivo del Telescopio Espacial Kepler de la NASA, los astrónomos han identificado una nova enana previamente desconocida que sufrió un super estallido estelar, que se iluminó por un factor de 1.600 veces en menos de un día. Si bien el estallido en sí tiene una explicación teórica, el lento aumento del brillo que lo precedió sigue siendo un misterio.

Una nova enana es un tipo de estrella variable cataclísmica que aumenta su brillo de forma abrupta e impredecible en un factor entre 5 y 250 (de 2 a 6 magnitudes). El aumento hasta el máximo brillo sucede en menos de un día, mientras que la disminución hasta la inactividad tiene lugar durante varios días o semanas.​ El arquetipo de este tipo de variables es la estrella U Geminorum.

Las novas enanas consisten en un sistema binario próximo en donde una de las componentes es una enana blanca que toma materia de su compañera, una subgigante de tipo espectral K o M. Son similares a las novas clásicas en que la enana blanca sufre estallidos periódicos, pero el mecanismo es distinto: mientras que en las novas clásicas los estallidos son el resultado de la fusión y detonación del hidrógeno, la teoría actual postula que las novas enanas tienen lugar por la inestabilidad del disco de acreción, cuando el gas alcanza una temperatura crítica que provoca un cambio en su viscosidad, produciéndose un colapso hacia la enana blanca que libera una gran cantidad de energía potencial gravitatoria.

Un vampiro en el espacio
El sistema, nombrado KSN: BS-C11a, es una nova enana que consta de una estrella enana blanca con una compañera enana marrón de aproximadamente una décima parte de la masa de la enana blanca.

La enana marrón rodea a la enana blanca cada 83 minutos a una distancia de solo 400,000 km (250,000 millas), aproximadamente la distancia de la Tierra a la Luna.

La enana blanca está despojando material de la enana marrón, absorbiendo su esencia como un vampiro. El material forma un disco de acreción alrededor de la enana blanca, que es la fuente del súper estallido que fue detectado por Kepler.

Tales sistemas son increíblemente raros y pueden durar años o décadas entre estallidos, por lo que es un verdadero desafío para los astrónomos atrapar uno de estos estallidos en el acto. Entre tantos objetos brillantes en el universo, detectar uno de estos estallidos es más o menos similar a encontrar una aguja en un pajar.

Fue una mera casualidad que Kepler mirara en la dirección correcta cuando KSN: BS-C11a sufrió un estallido súper explosivo.

De hecho, Kepler era el único instrumento que pudo haberlo presenciado, ya que el sistema estaba demasiado cerca del Sol desde el punto de vista de la Tierra en ese momento.

El descubrimiento
El evento permaneció oculto en el archivo de Kepler hasta que fue identificado por Ryan Ridden-Harper, astrónomo del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial y la Universidad Nacional de Australia, y sus colegas de Australia, Chile y los Estados Unidos.

“En cierto sentido, descubrimos este sistema accidentalmente. No estábamos buscando específicamente un súper estallido. Estábamos buscando algún tipo de evento transitorio”, dijo Ridden-Harper.

Kepler capturó todo el evento, observando un aumento lento del brillo seguido de una rápida intensificación.

Si bien las teorías predicen el brillo repentino, la causa del comienzo lento sigue siendo un misterio.

Las teorías estándar de los discos de acreción en la física moderna no predicen este fenómeno, que posteriormente se ha observado en otros dos súper estallidos de novas enanas.

"Estos sistemas de nova enana se han estudiado durante décadas, por lo que detectar algo nuevo es bastante complicado", explicó Ridden-Harper.

"Vemos discos de acreción por todas partes, desde estrellas recién formadas hasta agujeros negros supermasivos, por lo que es importante entenderlos".

Las teorías sugieren que se desencadena un súper estallido cuando el disco de acreción alcanza un punto de inflexión. A medida que acumula material, crece en tamaño hasta que el borde exterior experimenta resonancia gravitacional con la enana marrón en órbita. Esto podría desencadenar una inestabilidad térmica, haciendo que el disco se sobrecaliente.

De hecho, las observaciones muestran que la temperatura del disco aumenta de aproximadamente 2,700-5,300 grados Celsius en su estado normal a un máximo de 9,700-11,700 grados Celsius en el pico más alto de la super explosión.

Este tipo de sistema de nova enana, de tipo WZ Sagittae, es relativamente raro, con solo unos 100 conocidos.

(WZ Sagittae (WZ Sge) es un sistema estelar de nova enana cataclísmico en la constelación de Sagitta. Consiste en una enana blanca primaria que es orbitada por un compañero de baja masa. La enana blanca tiene aproximadamente 0,85 masas solares, mientras que la compañera tiene solo 0,08 masas solares. Esto implica que el compañero es una estrella espectral de clase L2, aunque esto aún no se ha confirmado. La distancia a este sistema ha sido determinada por paralaje, produciendo una distancia de 45.1 parsecs).

Un sistema individual puede durar años o décadas entre estallidos, por lo que es un desafío complicado detectar uno de estos estallidos en el acto.

"La detección de este objeto aumenta las esperanzas de detectar eventos aún más raros que están ocultos en los datos de Kepler", dijo el Dr. Armin Rest, también del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial.

"Las observaciones continuas de Kepler / K2, y ahora TESS, de estos sistemas estelares dinámicos nos permiten estudiar las primeras horas del estallido, un dominio de tiempo que es casi imposible de alcanzar desde los observatorios terrestres", dijo el Dr. Peter Garnavich, de la Universidad de Notre Dame.

"Lo hemos usado para ver las estrellas a medida que explotan, la vida secreta de los agujeros negros y ahora las cosas que antes faltaban: esta estrella vampiro que había estado al acecho en la oscuridad del espacio", dijo el Dr. Brad Tucker, de la Escuela de Investigación de Astronomía y Astrofísica en la Universidad Nacional de Australia.

Crédito de la imagen: NASA / L. Hustak, STScI / R. Ridden-Harper, STScI y Australian National University.

Referencia del documento científico:
R. Ridden-Harper et al. Descubrimiento de una nueva variable cataclísmica de tipo WZ Sagittae en los datos de Kepler / K2. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volumen 490, Número 4, diciembre de 2019, páginas 5551–5559; doi: 10.1093 / mnras / stz2923

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