Estrellas ultra-cercanas descubiertas dentro de una nebulosa planetaria

Una imagen obtenida con el Telescopio Espacial Hubble de la nebulosa planetaria M3-1, cuya estrella central es en realidad un sistema binario con uno de los períodos orbitales más cortos conocidos. Crédito: David Jones / Daniel López - IAC. Haga clic para una imagen más grande

Un equipo internacional de astrónomos ha descubierto dos estrellas en un par binario que completan una órbita alrededor de la otra en poco más de tres horas, que se encuentra en la nebulosa planetaria M3-1. Sorprendentemente, las estrellas podrían provocar una explosión de nova, un evento completamente inesperado basado en nuestra comprensión actual de la evolución de la estrella binaria. El equipo, liderado por David Jones del Instituto Astrofísica de Canarias y la Universidad de La Laguna , informa sobre sus hallazgos en los Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society: Letters . 

Las nebulosas planetarias son Las nebulosas planetarias son envolturas de gas y polvo que se forman a partir de las capas externas de estrellas como nuestro Sol, que se desprenden durante las etapas finales de su evolución. En muchos casos, la interacción con una estrella compañera cercana juega un papel importante en la expulsión de este material y en la formación de las estructuras elaboradas que se ven en las nebulosas planetarias resultantes. 

La nebulosa planetaria M3-1 está ubicada en la constelación de Canis Major, a una distancia de aproximadamente 14.000 años luz. M3-1 era un firme candidato para albergar una estrella central binaria, ya que su estructura con chorros y filamentos prominentes que es típico de estas interacciones de estrellas binarias. 

Utilizando los telescopios del Observatorio Europeo Austral (ESO) en Chile, el equipo de Jones observó M3-1 durante un período de varios años. En el proceso descubrieron y estudiaron las estrellas binarias en el centro de la nebulosa. 

Una panorámica en 360 grados del cielo del Sur desde Paranal, con los telescopios de fondo. Crédito: ESO/H.H. Heyer - ESO 

"Sabíamos que M3-1 tenía que albergar una estrella binaria, por lo que decidimos adquirir las observaciones necesarias para demostrar esto y relacionar las propiedades de la nebulosa con la evolución de la estrella o estrellas que la formaron", dice Brent Miszalski, investigador de El Gran Telescopio de África del Sur (SALT) y coautor del estudio. 

El Gran Telescopio Sudafricano. Crédito: SALT  

Las dos estrellas están tan juntas que no pueden resolverse desde la tierra, por lo que la presencia de la segunda estrella se infiere a partir de la variación de su brillo combinado observado, lo más evidente por los eclipses periódicos de una estrella por la otra que producen caídas marcadas. en el brillo. De hecho, la separación calculada entre las dos estrellas es de, aproximadamente, 160.000 kilómetros, es decir, menos de la mitad de la distancia entre la Tierra y la Luna. 

"Cuando comenzamos las observaciones, inmediatamente quedó claro que el sistema era binario", explica Henri Boffin, investigador del Observatorio Europeo del Sur en Alemania. "Vimos que la estrella aparentemente única en el centro de la nebulosa estaba cambiando rápidamente de brillo, y sabíamos que esto se debía a la presencia de una estrella compañera". 

El equipo descubrió que la estrella central de la nebulosa planetaria M3-1 tiene una de las estrellas centrales binarias con un período orbital más corto conocida hasta la fecha, en poco más de tres horas. Las observaciones de ESO también muestran que las dos estrellas, probablemente una enana blanca con un compañero de secuencia principal de baja masa, casi se tocan. 

Como resultado, es probable que la pareja se someta a una llamada erupción de nova, resultado de la transferencia de material de una estrella a la otra. Cuando se alcanza una masa crítica, se produce una explosión termonuclear violenta y el sistema aumenta temporalmente el brillo hasta un millón de veces. 

Formación de una nova. Crédito: NASA/CXC/M.Weiss

"Después de las diversas campañas de observación en Chile, tuvimos suficientes datos para comenzar a entender las propiedades de las dos estrellas: sus masas, temperaturas y radios", dice Paulina Sowicka, estudiante de doctorado en el Centro Astronómico Nicolás Copérnico en Polonia. "Fue una verdadera sorpresa que las dos estrellas estuvieran tan juntas y tan grandes que casi se tocaran entre sí. Una explosión de nova podría tener lugar en unos pocos miles de años a partir de ahora". 

La teoría sugiere que las estrellas binarias deberían estar bien separadas después de la formación de una nebulosa planetaria. Luego debe pasar mucho tiempo antes de que comiencen a interactuar de nuevo y los eventos como las novas se vuelvan posibles. 

En 2007, los astrónomos observaron una nueva explosión de nova, conocida como Nova Vul 2007, dentro de otra nebulosa planetaria. 

Jones comenta: "El evento de 2007 fue particularmente difícil de explicar. Para cuando las dos estrellas estén lo suficientemente cerca para una nova, el material en la nebulosa planetaria debería haberse expandido y disipado tanto que ya no sea visible ". 

El nuevo evento se suma al enigma, agrega Jones: "En las estrellas centrales de M3-1, hemos encontrado otro candidato para una erupción de nova similar en un futuro relativamente cercano". 

El equipo ahora espera seguir estudiando la nebulosa y otros similares, ayudando a arrojar luz sobre los procesos físicos y los orígenes de las novas y las supernovas, algunos de los fenómenos más espectaculares y violentos del universo. 

Una animación a escala de las dos estrellas en órbita alrededor de la otra. Su brillo combinado varía en función de si ambos son visibles, o uno u otro es eclipsado por su compañero. Crédito: David Jones - IAC.

Una copia del documento está disponible en: https://doi.org/10.1093/mnrasl/sly142

Fuente: Royal Astronomical Society, IAC, Wikipedia,