Investigadores del Instituto Tecnológico de Israel Technion descubrieron recientemente el origen de algunas de las estrellas más rápidas jamás observadas, algunas encontradas en nuestra propia galaxia: las estrellas enanas blancas de hipervelocidad.
Las enanas blancas son el núcleo extremadamente caliente y denso del tamaño de la Tierra que queda cuando una estrella comienza a morir. Las enanas blancas de hipervelocidad son el término para cuando estas estrellas atraviesan el cosmos a velocidades increíblemente altas, aunque la razón por la que esto ocurrió era desconocida hasta ahora.
Los hallazgos de este estudio fueron publicados en la revista académica revisada por pares Nature Astronomy.
¿Cómo lo lograron?
Dirigido por la Dra. Hila Glanz del Technion, un equipo internacional realizó simulaciones tridimensionales de la fusión de dos enanas blancas.
Simularon la fusión de dos enanas blancas raras de helio-carbón-oxígeno (HeCO WDs) a través de una situación hidrodinámica. Esto simula partículas subatómicas, la materia oscura invisible que constituye aproximadamente el 86% de la masa del universo, y las formas en que interactúa con las estrellas modeladas.
Produjeron que las enanas blancas de hipervelocidad (HVWDs) pueden ser producidas por dos enanas blancas HeCO chocando entre sí. Las simulaciones llevaron al descubrimiento de una secuencia dramática de explosiones que provocaron que la estrella más pequeña fuera lanzada lo suficientemente rápido como para escapar de la atracción gravitacional de la Vía Láctea.
A medida que la enana blanca secundaria más pequeña se acerca a la enana blanca primaria más grande, se deforma. Choca contra la estrella primaria, desencadenando una explosión en la capa de la enana blanca primaria, lo que lleva a una segunda explosión en su núcleo.
Esto hace que la enana blanca HeCO primaria se convierta en una supernova de tipo 1a y propulse el núcleo de la enana blanca secundaria lejos a velocidades de >2000 kilómetros por segundo, aproximadamente 4 veces más rápido que la velocidad de escape de la Vía Láctea, creando el HVWD.
"Esta es la primera vez que vemos un camino claro donde los restos de una fusión de enanas blancas pueden ser lanzados a hipervelocidad, con propiedades que coinciden con las enanas blancas calientes y débiles que observamos en el halo", dijo Glanz.
¿Pero qué significa eso en realidad?
La importancia de este estudio es que nos brinda nuevos conocimientos sobre nuestro universo al ayudarnos a comprender las supernovas tipo 1a "peculiares": menos brillantes que el pico típicamente consistente de estas velas estándar (objetos estelares con luminosidad conocida).
Las supernovas tipo 1a pueden ser utilizadas para medir la expansión del universo porque podemos calcular qué tan lejos están de nosotros y medir el corrimiento al rojo para determinar qué tan rápido se están alejando de nosotros.
El corrimiento al rojo ocurre cuando las ondas se alargan porque la fuente que las emite se está moviendo mientras las emite. Por ejemplo, cuando una ambulancia pasa cerca de ti, su sirena parece más aguda y rápida pero vuelve a disminuir a medida que se aleja.
También resuelve el misterio de las estrellas fugaces (estrellas que se mueven lo suficientemente rápido como para escapar de su galaxia), ya que nos permite comprender que las fuerzas utilizadas para crear esta velocidad hiper-rápida provienen directamente de las supernovas.
Esto nos ayuda a entender cómo se formaron los elementos a lo largo de las galaxias y a medir la expansión del universo. Según el coautor Prof. Hagai Perets, "Este descubrimiento no solo nos ayuda a entender las estrellas hiperveloces, sino que nos brinda una visión de nuevos tipos de explosiones estelares".
¿Por qué este estudio es diferente?
Este es el primer estudio que explora este tipo de fusión en 3D, lo que les permite capturarlo mejor y la posterior eyección de las enanas blancas.
Los modelos previos no consideraban las altas velocidades y las temperaturas y luminosidades inusuales de estas conocidas HVWDs como J0546 y J0927.
El estudio tiene grandes implicaciones para futuras investigaciones transitorias (que cubren momentos dinámicos y breves en el espacio como las supernovas) y ampliar nuestra comprensión de las HVWDs. Glanz dijo "Esto resuelve el misterio sobre el origen de las estrellas fugitivas, y también abre un nuevo canal para las supernovas Tipo 1a débiles y peculiares".
El estudio fue realizado por investigadores del Technion, la Universität Potsdam y el Instituto Max Planck de Astrofísica.