Las enanas blancas son la principal fuente de carbono en la Vía Láctea


Los astrónomos han analizado algunas enanas blancas de carbono y oxígeno en los viejos cúmulos abiertos de la Vía Láctea, y sus hallazgos están ayudando a revelar nuevos datos sobre el origen del carbono, un elemento esencial para la vida en la Tierra.

Cada átomo de carbono en el Universo fue creado por estrellas, a través de la fusión de tres núcleos de helio.

Pero los astrofísicos aún debaten qué tipos de estrellas son la fuente principal de carbono en nuestra galaxia, la Vía Láctea.

Algunos están a favor de que las estrellas de baja masa, que desprendieron sus envolturas ricas en carbono por los vientos estelares, se convirtieron en enanas blancas, y otros astrofísicos señalas que el sitio principal de la síntesis de carbono son los vientos de estrellas masivas que eventualmente explotaron como supernovas.

El estudio:
Usando datos del Observatorio W. M. Keck en Hawai, recolectado en 2018, la astrónoma Paola Marigo de la Universidad de Padua y sus colegas analizaron a las enanas blancas pertenecientes a cinco cúmulos estelares abiertos: NGC 752, Ruprecht 147, NGC 6121, NGC 6819 y NGC 7789.

"Del análisis observado de los espectros de Keck, fue posible medir las masas de las enanas blancas", dijo el coautor del estudio, el profesor Enrico Ramírez Ruiz, astrónomo de la Universidad de California en Santa Cruz.

"Utilizando la teoría de la evolución estelar, pudimos rastrear hasta las estrellas progenitoras y derivar sus masas al nacer".

La relación entre las masas iniciales de las estrellas y sus masas finales como enanas blancas se conoce como la "relación de masa inicial-final", un diagnóstico fundamental que integra información de los ciclos de vida completos de las estrellas.

El análisis de las enanas blancas observado por el equipo dio un resultado sorprendente: las masas de estas estrellas fueron notablemente más grandes de lo esperado, lo que puso un "nudo" en la relación de masa inicial-final en las estrellas con masas iniciales en un cierto rango.

En este caso específico, la palabra "nudo" se interpreta como un giro o curva fuerte en algo (las enanas blancas) que de otro modo sería lineal (masa inicial y final).

"Nuestro estudio interpreta este nudo en la relación de masa inicial-final como la firma de la síntesis de carbono hecha por las estrellas de baja masa en la Vía Láctea", dijo la Dra. Marigo.

En las últimas fases de sus vidas, las estrellas dos veces más masivas que nuestro Sol produjeron nuevos átomos de carbono en sus interiores calientes, los transportaron a la superficie y finalmente los extendieron al medio interestelar a través de suaves vientos estelares.

Los modelos estelares detallados del equipo indican que la eliminación del manto exterior rico en carbono ocurrió a un ritmo lo suficientemente lento como para permitir que los núcleos centrales de estas estrellas, las futuras enanas blancas, crezcan de manera apreciable en masa.

Analizando la relación de masa inicial-final alrededor del nudo detectado, los investigadores concluyeron que las estrellas de más de 2 masas solares también contribuyeron al enriquecimiento galáctico del carbono, mientras que las estrellas de menos de 1,5 masas solares no lo hicieron.

En otras palabras, la masa de 1,5 masas solares es la masa mínima para que una estrella propague material enriquecido en carbono.

"Los hallazgos plantean restricciones nuevas y estrictas sobre cómo y cuándo el carbono fue producido por las estrellas de nuestra galaxia, terminando dentro de la materia prima a partir de la cual se formó el Sol y su sistema planetario hace 4.600 millones de años", dijo uno de los coautores del estudio, el Dr. Jeffrey Cummings, astrónomo de la Universidad Johns Hopkins.

"Uno de los aspectos más interesantes de esta investigación es que afecta la edad de las enanas blancas conocidas, que son sondas cósmicas esenciales para comprender la historia de la formación de la Vía Láctea", dijo el Dr. Pier-Emmanuel Tremblay, coautor del estudio y astrónomo de la Universidad de Warwick.

"La relación de la masa inicial y la masa final es también lo que establece el límite de masa inferior para las supernovas, las explosiones gigantescas vistas a grandes distancias y que son realmente importantes para comprender la naturaleza del Universo".

Referencia del documento científico:
P. Marigo et al. Carbon star formation as seen through the non-monotonic initial–final mass relation. Nat Astron, published online July 6, 2020; doi: 10.1038/s41550-020-1132-1

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