Descubren la explosión nuclear de una estrella “vampiro” en la Vía Láctea
Un grupo de científicos españoles ha participado en el hallazgo de una explosión nuclear provocada por una enana blanca que “vampiriza” el material de otra estrella.
Concepción artística de un sistema estelar donde una enana blanca (izquierda) roba gas a su estrella compañera.
El pasado agosto de 2021, la explosión de la estrella nova RS Ophiuchi fue un suceso que hizo activar un amplio dispositivo de seguimiento al detectar rayos gamma de muy alta energía procedentes de la Vía Láctea. Tras la explosión, un equipo de investigadores de la colaboración científica MAGIC inició una serie de observaciones usando su sistema de telescopios ubicado en el Observatorio del Roque de los Muchachos, en La Palma, para observar la nova.
“La erupción de RS Oph es un evento muy raro en el cielo en rayos gamma: es la nova más luminosa y con el flujo más alto detectada en rayos gamma hasta la fecha, y la observamos justo a tiempo”, afirma Rubén López-Coto, investigador del CSIC en el Instituto de Astrofísica de Andalucía y uno de los líderes del estudio que ahora se publica en Nature Astronomy.
Este estudio ha hecho posible la detección de energías 100 000 millones de veces mayores que la luz visible en la nova, por lo que “este trabajo ha identificado las novas como un nuevo tipo de fuente de rayos gamma muy energéticos", afirma López-Coto.
¿Qué son las estrellas novas?
Las novas son “fenómenos estelares explosivos que se producen en sistemas binarios de estrellas en los que una de las componentes es una enana blanca - el denso núcleo de una estrella de tipo solar que ha expulsado su atmósfera-”, explican los investigadores del CSIC.
“La enana blanca ‘vampiriza’ el material de su estrella compañera, que se acumula y forma una capa de hidrógeno superficial; al alcanzar cierta masa crítica, se desencadena una explosión que hace aumentar en miles de veces su brillo y expulsa las capas externas a velocidades de miles de kilómetros por segundo”.
Después de un tiempo, el sistema se estabiliza y el proceso de acumulación de materia sobre la enana blanca se retoma. “Así ocurre en la nova recurrente RS Ophiuchi, cuya última explosión muestra una inédita emisión en rayos gamma muy energéticos”, afirman.
Según explica el Instituto Astrofísico de Canarias, el fin de una estrella tras su muerte depende de su masa. Dentro de unos 5000 millones de años, cuando el Sol se agote, se expandirá hasta convertirse en una estrella Gigante Roja, para después colapsar en un cadáver estelar llamado enana blanca.
(Relacionado: ¿Qué sabes de las estrellas?)
Las enanas blancas son muy densas y, si tienen como compañera una estrella gigante roja, el hidrógeno proveniente de ella puede sucumbir a la gravedad de la enana blanca y acumularse en su superficie. Este “vampirismo” de una enana blanca sobre una estrella en fase activa tiene como consecuencia una explosión nuclear en su superficie, que hace que ésta expulse la mayor parte del hidrógeno y los productos de la fusión hacia el espacio interestelar a velocidades de unos 2000 a 4000 kilómetros por segundo.
“Este tipo de explosión es muy luminosa, pudiendo ser hasta 100 000 veces más brillante que nuestro Sol y son conocidas como como nova”, explican. “Si el ciclo de transferencia de material entre las dos estrellas comienza de nuevo, se puede reiniciar el proceso que en el futuro desembocará otra vez en una explosión en los sistemas conocidos como recurrentes”.
Abriendo nuevas puertas a la ciencia
Según los investigadores, gracias a las excelentes condiciones de observación en La Palma, a la rápida reacción de la colaboración y a la alta sensibilidad de MAGIC, la nova pudo ser detectada a energías 100 000 millones de veces mayores que la luz visible. “Este trabajo ha identificado las novas como un nuevo tipo de fuente de rayos gamma muy energéticos. Se ha abierto, por tanto, una nueva línea de investigación en la astronomía de rayos gamma de muy alta energía”, afirma Alicia López-Oramas, investigadora del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC-CSIC).
“MAGIC ha estado siguiendo sin éxito explosiones de novas desde hace algún tiempo. Es gratificante ver que el esfuerzo merece la pena y que hemos logrado abrir nuevas ventanas que traen un conocimiento más profundo de nuestro universo”, afirma Óscar Blanch, investigador del Institut de Física d'Altes Energies (IFAE) y portavoz de la colaboración MAGIC.
Además, el equipo comprobó también que la explosión fue lo suficientemente energética como para producir ondas de choque en el medio que rodeaba al sistema estelar. Estas ondas se encargan de acelerar las partículas subatómicas presentes en el medio interestelar hasta velocidades cercanas a las de la luz.
Aceleradores cósmicos de protones
“En el caso de la nova RS Ophiuchi 2021, el modelo que mejor describe las observaciones de MAGIC y de otros telescopios sostiene que los rayos gamma de muy alta energía son producidos por protones, partículas cargadas positivamente que constituyen los núcleos de átomos de hidrógeno”, explican los investigadores.
Además, aunque las erupciones de novas son menos energéticas que las supernovas, en las que una estrella muere en la explosión, son también mucho más frecuentes.
Por tanto, los resultados de esta investigación confirman que, “aunque la mayoría de los rayos cósmicos que permean la Vía Láctea se generan en otras fuentes, las novas pueden ser aceleradores de protones sorprendentemente eficientes”.
Para que los investigadores puedan entender por completo estos eventos violentos en el medio interestelar de la Vía Láctea aún serán necesarias muchas observaciones como las descritas en este estudio, cuyos investigadores continuarán para seguir aprendiendo sobre la vigilancia del cosmos y de remanentes estelares, tanto en nuestra galaxia como en otros lugares del universo.
