Una supernova termonuclear expulsa una enana blanca de un sistema binario


Una estrella enana blanca llamada SDSS J124043.01 + 671034.68 (SDSS J1240 + 6710) viaja a 900,000 km / h (559,234 mph) a través de la Vía Láctea. También tiene una masa particularmente baja para una enana blanca, solo el 40% de la masa de nuestro Sol, lo que sería consistente con la pérdida de masa por la explosión de una supernova parcial.

Según una nueva investigación, SDSS J1240 + 6710 probablemente pertenecía a un sistema binario que sobrevivió a un hipotético evento de supernova termonuclear, que envió a esta estrella y a su compañera volando a través de la Vía Láctea en direcciones opuestas.

Las enanas blancas son los núcleos restantes de gigantes rojas después de que estas enormes estrellas han muerto y arrojan sus capas externas, enfriándose a lo largo de miles de millones de años.

La mayoría de las enanas blancas tienen atmósferas compuestas casi por completo de hidrógeno o helio, con evidencia ocasional de carbono u oxígeno extraído del núcleo de la estrella.

SDSS J1240 + 6710, que fue descubierto en 2015, se encuentra a 1.432 años luz de distancia de nosotros en la constelación de Draco.

Se descubrió que la estrella tenía una atmósfera dominada por oxígeno con trazas significativas de neón, magnesio y silicio.

"Esta estrella es única porque tiene todas las características clave de una enana blanca, pero tiene una velocidad muy alta y abundancias inusuales, que no tienen sentido cuando se combina con su baja masa", dijo Boris Gaensicke, profesor de la Universidad de Warwick y autor principal del estudio.

El estudio
Utilizando el espectrógrafo Cosmic Origin instalado a bordo del telescopio espacial Hubble de la NASA / ESA, el profesor Gaensicke y sus colegas identificaron carbono, sodio y aluminio en la atmósfera de SDSS J1240 + 6710, todos los cuales se producen en las primeras reacciones termonucleares de una supernova.

Sin embargo, existe una clara ausencia de lo que se conoce como el "grupo de hierro", de los elementos; hierro, níquel, cromo y manganeso.

Estos elementos más pesados ​​normalmente se "cocinan" a partir de los elementos más ligeros y constituyen las características definitorias de las supernovas termonucleares.

La falta de elementos del grupo de hierro en SDSSJ1240 + 6710 sugiere que la estrella únicamente pudo haber atravesado por una supernova parcial antes de que la quema nuclear se extinguiera.

"La enana blanca tiene una composición química que es la huella digital de la combustión nuclear, una masa baja y una velocidad muy alta: todos estos hechos implican que debe provenir de algún tipo de sistema binario cercano y debe haber sufrido una ignición termonuclear", dijo el profesor Gaensicke.

"Tendría que haber sido algún tipo de supernova, pero de un tipo que no hemos visto antes".

Los autores del estudio teorizan que la supernova interrumpió la órbita de la enana blanca con su estrella compañera cuando expulsó abruptamente una gran proporción de su masa.

Ambas estrellas habrían sido expulsadas en direcciones opuestas a sus velocidades orbitales en una especie de asistencia gravitatoria; la maniobra destinada a utilizar la energía del campo gravitatorio de un cuerpo astronómico o satélite para obtener una aceleración o frenado de la sonda cambiando su trayectoria. Eso explicaría la alta velocidad de la estrella.

"Si era un sistema binario estrecho y se sometió a una ignición termonuclear, expulsando gran parte de su masa, tienes las condiciones necesarias para producir una enana blanca de baja masa y hacer que vuele con su propia velocidad orbital", dijo el profesor Gaensicke.

Las supernovas termonucleares mejor estudiadas son las de tipo Ia. Pero cada vez hay más pruebas de que las supernovas termonucleares pueden ocurrir en condiciones muy diferentes.

SDSSJ1240 + 6710 puede ser el sobreviviente de un tipo de supernova que aún no ha sido atrapada en el acto de explosión.

Sin el níquel radiactivo que alimenta el resplandor de larga duración de las supernovas de Tipo Ia, la explosión que envió a SDSS1240 + 6710 a toda velocidad sobre nuestra galaxia habría sido un breve destello de luz que sería difícil de detectar desde la Tierra.

"El estudio de las supernovas termonucleares es un campo enorme y hay una gran cantidad de esfuerzos de observación para encontrar supernovas en otras galaxias", dijo el profesor Gaensicke.

"La dificultad es que ves la estrella cuando explota, pero es muy difícil conocer las propiedades de la estrella antes de que explote".

"El hecho de que una enana blanca de tan baja masa haya quemado carbono es un testimonio de los efectos de la evolución binaria interactiva y su efecto en la evolución química del Universo", dijo el profesor S.O. Kepler, autor principal del estudio y astrónomo de la Universidade Federal do Rio Grande do Sul.

"Una vez más, la sinergia entre la muy precisa astrometría de Gaia y el análisis espectroscópico han ayudado a restringir las sorprendentes propiedades de una enana blanca única, que probablemente se formó en una supernova termonuclear y fue expulsada a alta velocidad como consecuencia de la explosión", dijo el Dr. Roberto Raddi, coautor del estudio y astrónomo de la Universitat Politècnica de Catalunya.

Crédito de la imagen: Mark Garlick / Universidad de Warwick.

Referencia del documento científico:
Boris T. Gänsicke et al. 2020. SDSS J124043.01+671034.68: the partially burned remnant of a low-mass white dwarf that underwent thermonuclear ignition? MNRAS 496 (4): 4079-4086; doi: 10.1093/mnras/staa1761

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