Los astrónomos descubren un púlsar enano blanco

Los astrónomos descubren un púlsar enano blanco

Cuando los astrónomos hablan de los «estados finales» de la evolución estelar, vienen a la mente varias categorías: agujeros negros, estrellas de neutrones/púlsares y enanas blancas. ¿Qué pasa si una estrella está en dos de estos estados? Este es el caso de un púlsar enano blanco revolucionario llamado J191213.72-441045.1 (J1912-4410 para abreviar). Es parte de un par binario que incluye una estrella enana roja.

J1912-4410 es del tamaño de la Tierra pero tiene la masa del Sol. También es mucho más frío que el Sol. Está envuelto en un campo magnético increíblemente fuerte que juega un papel en la actividad de su púlsar. También gira sobre su eje 300 veces más rápido que la Tierra. Además de todo eso, escupe algún tipo de material cada 5,5 minutos. Esto es lo que le da a esta enana blanca su apariencia de «púlsar». Sin embargo, a pesar de algunas de estas características, J1912-4410 definitivamente no es una estrella de neutrones. Actúa como un púlsar pero parece una enana blanca.

Dar sentido a J1912-4410

Este púlsar enano blanco recientemente descubierto es el segundo objeto conocido de su tipo en la galaxia. El primero se llama AR Sco, que se descubrió en 2016 y es el prototipo del púlsar enano blanco/estrella M. Ahora, con una muestra de dos, los astrónomos pueden sacar conclusiones útiles sobre lo que los impulsa. Estos remanentes estelares altamente magnéticos, chamuscados y de rápida rotación iluminan a sus compañeras enanas rojas con poderosos rayos de partículas eléctricas y radiación. Esto hace que todo el sistema brille y se desvanezca dramáticamente a intervalos regulares. ¿Por qué? ¿Podría estar involucrado el campo magnético?

Según Ingrid Pelisoli de la Universidad de Warwick, no está claro qué crea el campo magnético amplificado en un púlsar enano blanco. «El origen de los campos magnéticos es una gran pregunta abierta en muchas áreas de la astronomía, y esto es especialmente cierto para las estrellas enanas blancas», dijo. «Los campos magnéticos de las enanas blancas pueden ser más de un millón de veces más fuertes que el campo magnético del Sol, y el modelo de dínamo ayuda a explicar por qué. El descubrimiento de J1912-4410 supuso un paso fundamental en este campo.

Impresión artística de la cristalización de una estrella enana blanca.  Ambos púlsares enanos blancos conocidos pueden tener interiores como este.  Crédito de la imagen: Mark Garlick / Universidad de Warwick.
Impresión artística de la cristalización de una estrella enana blanca. Ambos púlsares enanos blancos conocidos pueden tener interiores como este. Crédito de la imagen: Mark Garlick / Universidad de Warwick.

Dínamos de enana blanca

El modelo de dinamo de enana blanca es un intento de responder a la pregunta: ¿cómo obtienen las enanas blancas sus campos magnéticos? Por lo general, las enanas blancas tienen campos que son hasta un millón de veces más fuertes que los de la Tierra. Estudios recientes muestran que el motor que genera un campo magnético en una estrella es probablemente similar al que lo genera dentro de nuestro propio planeta. Esencialmente, los movimientos de la materia dentro de un objeto conducen a corrientes eléctricas que generan los campos magnéticos. En las enanas blancas, sin embargo, esto crea un campo mucho más fuerte.

Los astrónomos creen que las corrientes eléctricas son causadas por el movimiento convectivo en el corazón de la enana blanca. Estas corrientes convectivas son causadas por el calor que escapa del núcleo solidificado. Dado que una enana blanca es un remanente que se está enfriando de una estrella envejecida (como el Sol), su núcleo finalmente se «cristalizará» a medida que se enfríe. Debido a su edad avanzada, las enanas blancas en los sistemas AR Sco y J1912-4410 deberían ser geniales. La temperatura de J1912-4410 es lo suficientemente baja como para que tal cristalización pueda ocurrir (o ocurrirá pronto). Sin embargo, eso no explica completamente toda la actividad de estos dos púlsares enanos blancos, por lo que tal vez aún no hayan llegado a ese punto.

Ilustración del origen de los campos magnéticos en enanas blancas en binarias cerradas (para leerse en sentido contrario a las agujas del reloj).  El campo magnético surge cuando una enana blanca en cristalización se acumula desde una estrella compañera y, por lo tanto, comienza a girar rápidamente.  Cuando el campo de la enana blanca se conecta al campo estelar secundario, la transferencia de masa se detiene por un período de tiempo relativamente corto.  Autor: Paula Zorzi
Ilustración del origen de los campos magnéticos en enanas blancas en binarias cerradas (para leerse en sentido contrario a las agujas del reloj). El campo magnético surge cuando una enana blanca en cristalización se acumula desde una estrella compañera y, por lo tanto, comienza a girar rápidamente. Cuando el campo de la enana blanca se conecta al campo estelar secundario, la transferencia de masa se detiene por un período de tiempo relativamente corto. Autor: Paula Zorzi

Resulta que las compañeras estelares de las enanas M también juegan un papel en la acción, dijo Pelisoli. «Sus compañeras deberían estar lo suficientemente cerca como para que la atracción gravitacional de la enana blanca en el pasado fuera lo suficientemente fuerte como para capturar la masa de la compañera, haciendo que giraran rápidamente», señaló. «Todas estas predicciones son válidas para el púlsar recién encontrado: la enana blanca es más fría que 13.000 K, gira sobre su eje una vez cada cinco minutos y la atracción gravitatoria de la enana blanca tiene un fuerte efecto en la compañera».

Buscando candidatos a púlsar enano blanco

En un artículo que describe J1912-4410, Pelisoli y su equipo argumentan que los púlsares enanos blancos binarios desafían los modelos teóricos que describen las enanas blancas. Básicamente, querían entender qué los hace tan magnéticamente fuertes y brillantes en todo el espectro. Preguntan cuál es la naturaleza de la dínamo que alimenta a estas extrañas bestias. ¿Y qué está causando las emisiones que lo hacen parecer un púlsar?

Analizaron los datos de múltiples encuestas para encontrar candidatos similares a AR Sco. «Después de observar unas pocas docenas de candidatos, encontramos uno que exhibía variaciones de luz muy similares a AR Sco», dijo Pelisoli. «Nuestra campaña de seguimiento con otros telescopios reveló que cada cinco minutos más o menos este sistema enviaba una señal de radio y rayos X en nuestra dirección», dijo Pelisoli. «Confirmó que hay más púlsares enanos blancos, como predijeron los modelos anteriores. Hubo otras predicciones hechas por el modelo de dínamo, que fueron confirmadas por el descubrimiento de J1912-4410.

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Después de confirmar que J1912-4410 era un púlsar enano blanco, el equipo preguntó si el «motor» (o dínamo) era el mismo que el de AR Sco. Si es similar, proporciona una poderosa confirmación de que el modelo de dínamo de enana blanca funciona.

Se necesitan más datos

Todavía queda mucho trabajo por hacer para comprender a estas extrañas bestias estelares, con muchas preguntas aún sin respuesta. ¿Todos los púlsares enanos blancos tienen exactamente el mismo tipo de par binario? ¿O hay ligeras diferencias que contribuyen a la actividad que exhiben? ¿En qué punto de su evolución la enana blanca forma parte de esa pareja? ¿El nivel evolutivo juega un papel, especialmente dado el perfil de temperatura de enfriamiento de la enana blanca?

Hay desafíos. Todavía es difícil determinar las temperaturas exactas de los púlsares enanos blancos. Además, los «pulsos» de emisión altamente periódicos que hacen que estas enanas blancas parezcan púlsares requieren más estudio.

Finalmente, dado que los compañeros de estas rarezas estelares desempeñan un papel en sus actividades similares a las de los púlsares, los astrónomos quieren tener una mejor idea de sus tipos espectrales y órbitas. Ahora que los astrónomos tienen dos sistemas tan extraños para estudiar, querrán encontrar más en nuestra galaxia y más allá.

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