K. Miller, Caltech/IPAC
Una ilustración muestra una estrella enana blanca sombreada en azul. Érase una vez como nuestro Sol, la estrella murió y ahora tiene una atmósfera inusual llena de helio en un lado e hidrógeno en el lado mucho más brillante.
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Los astrónomos han hecho el primer descubrimiento de su tipo: una estrella enana blanca con dos caras completamente diferentes.
Las enanas blancas son los restos de estrellas muertas y quemadas. Nuestro sol se convertirá en una enana blanca a nuestro alrededor. 5 mil millones de años Después de que se hincha hasta convertirse en una estrella gigante roja, expulsa su materia exterior y, con solo el núcleo restante, se encoge de nuevo hasta convertirse en un remanente al rojo vivo.
La enana blanca recién descubierta tiene dos caras, una hecha de hidrógeno y la otra de helio. Los investigadores nombraron a la estrella Janus en honor al dios romano de transición de dos caras. Un estudio detallado de los resultados se publica el 19 de julio en la revista Nature. naturaleza.
“La superficie de la enana blanca cambia completamente de un lado a otro”, dijo en un comunicado la autora principal del estudio, Ilaria Caiazzo, investigadora postdoctoral en astronomía en Caltech. “Cuando le muestro las notas a la gente, se quedan estupefactos”.
Las enanas blancas son increíblemente densas y comprimen una masa similar a la de nuestro Sol en algo equivalente a un planeta del tamaño de la Tierra.
El fuerte efecto gravitatorio durante la muerte de una estrella significa que los elementos pesados restantes se mueven hacia el centro, mientras que los elementos más livianos, como el hidrógeno o el helio, ascienden a la capa superior. Dadas las temperaturas abrasadoras de las enanas blancas, las más calientes tienen atmósferas de hidrógeno. A medida que las estrellas se enfrían con el tiempo, tienden a tener atmósferas de helio.
Pero las enanas blancas típicas no tienen un lado de la estrella dedicado a un elemento y el otro dominado por el otro.
El remanente estelar inusual fue detectado por primera vez por la Instalación de Tránsito Zwicky, ubicada en el Observatorio Palomar de Caltech. Caiazzo usó el instrumento, que escanea el cielo todas las noches, para hacer un estudio reciente de enanas blancas altamente magnetizadas cuando apareció un objeto que cambiaba rápidamente de brillo.
Caiazzo y su equipo realizaron observaciones de seguimiento utilizando el instrumento CHIMERA de Palomar, HiPERCAM ubicado en el Gran Telescopio Canarias en las Islas Canarias de España y el Observatorio WM Keck en Maunakea, Hawái.
Los tres observatorios mostraron que Janus giraba sobre su eje cada 15 minutos, y mostraron la naturaleza y composición de la estrella doble. Los astrónomos usaron un espectrómetro para separar la luz de la enana blanca en diferentes longitudes de onda, lo que reveló la firma química del hidrógeno en un lado y el helio en el otro.
La estrella tiene una temperatura de 62.540 grados Fahrenheit (34.726 grados Celsius), que los investigadores determinaron con la ayuda del Observatorio Neil Gehrels Swift.
Los investigadores no están completamente seguros de por qué una estrella tiene dos lados muy diferentes. Es posible que Janus esté experimentando una rara forma de evolución.
“No todas, pero algunas enanas blancas pasan de ser hidrógeno a helio dominando su superficie”, dijo Kiazo. “Es posible que hayamos atrapado a una enana blanca en el acto”.
A medida que una enana blanca se enfría con el tiempo, los materiales más pesados y livianos pueden mezclarse. Durante esta transición, es posible que el hidrógeno se diluya en el interior, lo que permite que el helio se convierta en el elemento dominante.
Si esto sucede en Jano, entonces un lado de la estrella evoluciona antes que el otro lado.
K. Miller, Caltech/IPAC
Los campos magnéticos, que se muestran aquí como líneas alrededor de la estrella, pueden explicar la apariencia inusual de Janus.
“Los campos magnéticos alrededor de los cuerpos cósmicos tienden a ser asimétricos o más fuertes en un lado”, dijo Kaizu. Los campos magnéticos pueden evitar la mezcla de materiales. Entonces, si el campo magnético es más fuerte en un lado, ese lado tendrá menos mezcla y, por lo tanto, más hidrógeno. ”
Otra posibilidad es que los campos magnéticos cambien la presión y la densidad de estos gases atmosféricos en Janus.
“Los campos magnéticos pueden conducir a presiones de gas más bajas en la atmósfera, y esto puede permitir que se formen océanos de hidrógeno donde los campos magnéticos son más fuertes”, dijo en un comunicado el coautor del estudio James Fuller, profesor de astrofísica teórica en Caltech. “No sabemos cuál de estas teorías es correcta, pero no podemos pensar en ninguna otra forma de explicar los aspectos asimétricos sin campos magnéticos”.
El equipo continuará buscando más enanas blancas como Janus utilizando la instalación de tránsito de Zwicky porque el instrumento es “muy bueno para encontrar objetos extraños”, dijo Kayazu.
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