Los astrónomos del Instituto Tecnológico de Massachusetts
(MIT), en Estados Unidos, han descubierto una binaria ‘viuda negra’, es decir,
una estrella de neutrones que gira rápidamente y consume lentamente a una
estrella compañera más pequeña. Bautizada como ZTF J1406+1222, la pareja tiene
el periodo orbital más corto hasta ahora identificado, y es única porque parece
albergar una tercera estrella que orbita alrededor de las dos estrellas
interiores cada 10.000 años, según publican en la revista Nature.

Los astrónomos conocen unas dos docenas de binarios de
‘viuda negra’ en la Vía Láctea. Esta nueva candidata, llamada ZTF J1406+1222,
tiene el período orbital más corto que se ha identificado hasta ahora, ya que
el púlsar y la estrella compañera giran uno alrededor del otro cada 62 minutos.

Esta probable ‘viuda negra’ triple plantea preguntas sobre
cómo pudo formarse un sistema de este tipo. Basándose en sus observaciones, el
equipo del MIT propone una historia de origen: Al igual que la mayoría de las
viudas negras binarias, el sistema triple probablemente surgió de una densa
constelación de estrellas viejas conocida como cúmulo globular.

Este cúmulo en particular puede haber derivado hacia el
centro de la Vía Láctea, donde la gravedad del agujero negro central fue
suficiente para separar el cúmulo y dejar intacta la triple viuda negra.

«Es un escenario de nacimiento complicado –explica
Kevin Burdge, becario postdoctoral Pappalardo en el Departamento de Física del
MIT–. Este sistema probablemente ha estado flotando en la Vía Láctea durante
más tiempo del que ha existido el Sol».

Burdge es el autor de un estudio que detalla el
descubrimiento del equipo, en el que han participado colaboradores de múltiples
instituciones, como la Universidad de Warwick, Caltech, la Universidad de
Washington, la Universidad McGill y la Universidad de Maryland.

Los investigadores utilizaron un nuevo enfoque para detectar
el sistema triple. Mientras que la mayoría de las binarias viuda negra se
encuentran a través de la radiación gamma y de rayos X emitida por el púlsar
central, el equipo utilizó la luz visible, y específicamente el destello de la
estrella compañera de la binaria, para detectar ZTF J1406+1222.

NASA's Goddard Space Flight Center/Cruz deWilde

NASA’s Goddard Space Flight Center/Cruz deWilde

«Este sistema es realmente único en lo que respecta a
las viudas negras, porque lo encontramos con luz visible, y por su amplia
compañera, y el hecho de que provenga del centro galáctico –destaca Burdge–.
Todavía hay muchas cosas que no entendemos sobre ella. Pero tenemos una nueva
forma de buscar estos sistemas en el cielo».

Las binarias viuda negra se alimentan de púlsares, estrellas
de neutrones que giran rápidamente y que son los núcleos colapsados de
estrellas masivas. Los púlsares tienen un período de rotación vertiginoso,
giran cada pocos milisegundos y emiten destellos de rayos gamma y X de alta
energía en el proceso.

Normalmente, los púlsares giran y mueren rápidamente al
quemar una enorme cantidad de energía. Pero de vez en cuando, una estrella que
pasa puede dar una nueva vida a un púlsar. Cuando una estrella se acerca, la
gravedad del púlsar extrae material de la estrella, lo que proporciona nueva
energía para que el púlsar vuelva a girar. El púlsar «reciclado»
comienza entonces a reirradiar energía que despoja aún más a la estrella, y
finalmente la destruye.

«Estos sistemas se denominan viudas negras porque el
púlsar consume a la estrella que lo ha reciclado, al igual que la araña se come
a su pareja», explica Burdge.

Todas las binarias viudas negras detectadas hasta la fecha
han sido detectadas a través de los destellos de rayos gamma y X del púlsar. En
una primicia, Burdge dio con ZTF J1406+1222 a través de los destellos ópticos
de la estrella compañera.

Resulta que el lado diurno de la estrella compañera -el lado
que está perpetuamente orientado hacia el púlsar- puede ser muchas veces más
caliente que su lado nocturno, debido a la constante radiación de alta energía
que recibe del púlsar. «Pensé que, en lugar de buscar directamente el
púlsar, había que buscar la estrella que está cocinando», explica Burdge.

Razonó que si los astrónomos observaban una estrella cuyo
brillo cambiaba periódicamente en una cantidad enorme, sería una fuerte señal
de que estaba en una binaria con un púlsar.

Para comprobar esta teoría, Burdge y sus colegas examinaron
los datos ópticos tomados por el Zwicky Transient Facility, un observatorio con
sede en California que toma imágenes de gran campo del cielo nocturno. El
equipo estudió el brillo de las estrellas para ver si alguna cambiaba
drásticamente por un factor de 10 o más, en una escala de tiempo de una hora o
menos, signos que indican la presencia de una estrella compañera orbitando
estrechamente alrededor de un púlsar.

El equipo fue capaz de identificar la docena de binarias
viuda negra conocidas, validando la precisión del nuevo método. A continuación,
detectaron una estrella cuyo brillo cambiaba por un factor de 13, cada 62
minutos, lo que indicaba que probablemente formaba parte de una nueva binaria
viuda negra, que etiquetaron como ZTF J1406+1222.

Buscaron la estrella en las observaciones realizadas por
Gaia, un telescopio espacial operado por la Agencia Espacial Europea que
mantiene mediciones precisas de la posición y el movimiento de las estrellas en
el cielo. Al revisar las mediciones de la estrella realizadas hace décadas por
el Sloan Digital Sky Survey, el equipo descubrió que la binaria era seguida por
otra estrella lejana. A juzgar por sus cálculos, esta tercera estrella parecía
orbitar la binaria interior cada 10.000 años.

Curiosamente, los astrónomos no han detectado directamente
las emisiones de rayos gamma o X del púlsar de la binaria, que es la forma
típica en que se confirman las viudas negras. ZTF J1406+1222, por tanto, se
considera una binaria candidata a viuda negra, que el equipo espera confirmar
con futuras observaciones.

«Lo único que sabemos con seguridad es que vemos una
estrella con un lado diurno mucho más caliente que el nocturno, orbitando alrededor
de algo cada 62 minutos –añade Burdge–. Todo parece apuntar a que se trata de
una binaria viuda negra. Pero hay algunas cosas raras en ella, así que es
posible que sea algo completamente nuevo».

El equipo planea seguir observando el nuevo sistema, así
como aplicar la técnica óptica para iluminar más estrellas de neutrones y
viudas negras en el cielo.

Europa Press





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