Estrella convirtiéndose en enana blanca junto a un púlsar

Cuando una estrella con una masa similar a la del Sol, inferior o unas pocas veces mayor, llega al final de su vida, se queda sin el hidrógeno que alimenta los procesos de fusión nuclear en su núcleo. Durante un tiempo, el helio toma el relevo y alimenta la estrella, lo que termina haciendo que sus capas externas se expandan y la estrella se transforme en una gigante roja. Con el tiempo, esta estrella hinchada pierde sus capas exteriores, su fusión nuclear cesa y se transforma en una enana blanca del tamaño de la Tierra y temperaturas superiores a los 100.000 grados centígrados.

El equipo internacional de Samuel J. Swihart, del Laboratorio de Investigación Naval en Washington, DC, Estados Unidos, ha descubierto el primer ejemplo de un sistema binario en el que una estrella en proceso de convertirse en una enana blanca orbita alrededor de una estrella de neutrones que acaba de terminar de convertirse en un púlsar que gira rápidamente.

El hallazgo se ha hecho con ayuda del telescopio SOAR de 4,1 metros, emplazado en Chile, y de cuyo manejo se encarga el NOIRLab, de la Fundación Nacional estadounidense de Ciencia.

La pareja de astros, llamada 4FGL J1120.0-2204, fue detectada originalmente por el telescopio espacial Fermi de rayos gamma. La pareja ofrece la magnífica e inusual oportunidad de contemplar una fase en la evolución de tales sistemas binarios que es demasiado breve en términos astronómicos como para que abunden los casos observables.

Recreación artística de un sistema binario integrado por una estrella en proceso de convertirse en enana blanca (a la izquierda) y un púlsar con un periodo de rotación del orden de milésimas de segundo (a la derecha). (Imagen: NOIRLab / NSF / AURA / J. da Silva / Spaceengine / M. Zamani (NSF's NOIRLab. ))

La protoenana blanca del sistema 4FGL J1120.0-2204 aún no ha terminado de realizar su “metamorfosis”. Actualmente está hinchada y su radio es unas cinco veces mayor que el de las enanas blancas normales con masas similares. Seguirá enfriándose y contrayéndose y, dentro de unos dos mil millones de años tendrá el mismo aspecto de muchas de las enanas blancas de masa baja conocidas.

Cuando una estrella con una masa muy superior a la del Sol llega al final de su vida estelar, no se convierte en enana blanca sino que explota. La explosión expulsa materia al espacio, pero el núcleo de la estrella muerta perdura, derrumbándose sobre sí mismo hasta alcanzar una densidad muy superior a la de una enana blanca. La densidad de una estrella de neutrones es tan grande que en los átomos los electrones se “empotran” contra los protones dando lugar a neutrones. De ahí que a estos astros se les llame “estrellas de neutrones”. Si la masa del núcleo que perdura tras la explosión es mayor que la que genera una estrella de neutrones, el núcleo se comprime aún más y se transforma en un agujero negro, con una gravedad tan intensa que todo lo que pasa lo bastante cerca de él cae a su interior, incluso la luz.

Un púlsar es una estrella de neutrones con un potentísimo campo magnético y una rotación rapidísima, que barre el cosmos con pulsos regulares de radiación a través de dos rayos simétricos. Si se alinean lo bastante con la Tierra, estos rayos actúan como la luz de un faro, y parecen lanzar destellos a medida que el púlsar gira.

Los púlsares de un milisegundo giran sobre sí mismos cientos de veces por segundo. Aunque su rotación ya es muy rápida al inicio de su vida como estrellas de neutrones, para alcanzar semejante velocidad de rotación requieren de otros procesos. El más típico es su captura de materia de una estrella compañera, en este caso de la estrella que se está transformando en enana blanca.

Este estudio pionero sobre 4FGL J1120.0-2204 se titula “4FGL J1120.0–2204: A Unique Gamma-ray Bright Neutron Star Binary with an Extremely Low Mass Proto-White Dwarf”. Y se ha publicado en la revista académica The Astrophysical Journal. (Fuente: NCYT de Amazings)