Condenado a explotar en una kilonova, los astrónomos descubren un raro sistema estelar

La primera observación de un sistema estelar que está destinado a explotar como una kilonova ha sido realizada por astrónomos de EE. UU. y Nueva Zelanda. La evolución de la rara estrella binaria se describe como un evento de "uno en 10 mil millones" y podría ayudar a los astrónomos a desarrollar una mejor comprensión de cómo se crean los elementos pesados ​​en el universo.

Una kilonova es una gran explosión causada por la fusión de dos estrellas de neutrones. Aunque se cree que las kilonovas son una fuente importante de los elementos pesados ​​del universo, incluidos el oro y el platino, parecen ser eventos muy raros. De hecho, se cree que solo existen diez sistemas progenitores de kilonova entre los 100 mil millones de estrellas en la Vía Láctea, lo que hace que esta observación sea rara y significativa.

Designado CPD-29 2176, el sistema fue descubierto por primera vez por Observatorio Neil Gehrels Swift de la NASA. Ahora, ha sido estudiado con mucho más detalle por noel richardson de la Universidad Aeronáutica Embry-Riddle de Arizona y colegas. Utilizaron datos de la PICARDÍA telescopio en el Observatorio Interamericano Cerro Tololo en Chile en su estudio.

Supernova suave

El equipo concluye que CPD-29 2176 contiene dos objetos estelares que se encuentran en una órbita estrecha entre sí. Un objeto es una estrella de neutrones que se creó en una supernova ultradespojada. Esta es una explosión estelar relativamente suave que expulsa mucho menos material que una supernova típica. Se cree que la estrella de neutrones está en una órbita cercana con una estrella masiva de tipo "Be". La materia se está transfiriendo de la estrella Be a la estrella de neutrones, lo que significa que la estrella Be está en proceso de convertirse en una supernova ultradespojada.

Cuando la estrella Be explote, también se convertirá en una estrella de neutrones. Debido a que la explosión será relativamente leve, se espera que el sistema binario perdure. Las dos estrellas de neutrones que orbitan estrechamente perderán energía orbital al irradiar ondas gravitacionales y finalmente se fusionarán en una explosión de kilonova.

Richardson explica por qué se interesaron en CPD-29 2176. “Descubrimos una órbita inusual para una binaria de este tipo que era extrañamente circular en comparación con otras estrellas de este tipo con compañeras de estrellas de neutrones, por lo que comenzamos a investigar su evolución. Nuestro equipo descubrió que tenía que haber una rica historia de interacciones binarias para explicar el sistema tal como se observa hoy y que debería interactuar nuevamente en el futuro”.

Las tornas cambiaron

El equipo cree que el sistema había existido anteriormente como la estrella Be y una estrella compañera más grande. La estrella Be arrancó material de su compañera, que luego explotó en una supernova ultradespojada para crear la estrella de neutrones actual. Luego, las tornas cambiaron y la estrella de neutrones comenzó a despojar a la estrella Be, preparando a la estrella Be para una supernova ultra-despojada.

“CPD-29 2176 está bastante cerca de nosotros, a solo 11,400 29 años luz de distancia y razonablemente brillante”, explica Richardson. “Esto nos permitió obtener buenos parámetros en el sistema y luego usarlos para determinar la evolución de dicho binario. Tener sistemas de ejemplo como CPD -2176 XNUMX nos permite reconstruir cómo formar las estrellas de neutrones binarias que alimentan las kilonovas”.

La órbita circular del sistema fue clave para comprender su evolución y marcó a CPD-29 2176 como un sistema progenitor de kilonova. También parte integral de esta predicción fue el hecho de que el Be está girando rápidamente, una reliquia de su tiempo despojando de masa a su compañero.

Sorprendente órbita circular

“Me sorprendió mucho cuando descubrimos que la órbita era circular. No esperábamos eso. Una vez que confirmamos la órbita y nuestras mediciones, el modelado y otros resultados fueron interesantes”, explica Richardson.

"La estrella [Be] que vemos hoy necesita explotar como una supernova, lo que probablemente llevará algunos millones de años", dijo Richardson. "Entonces, en unos pocos miles de millones de años, las dos estrellas de neutrones se fusionarán". La larga escala de tiempo asociada con este proceso significa que dependerá de los futuros astrónomos observar CPD -29 2176 en kilonova.

Espectacular colisión de dos estrellas de neutrones observada por primera vez

Mientras tanto, el equipo tiene la intención de estudiar otros binarios que contengan estrellas y estrellas de neutrones, investigando sus propiedades orbitales para que puedan compararse con las órbitas inusuales de este sistema. Esto podría ayudar a identificar más sistemas progenitores de kilonovas, lo que podría revelar los secretos de estos eventos violentos.

jillian rastinejad es una astrónoma de la Universidad Northwestern que estudia kilonovas y no participó en este estudio de CPD -29 2176. Está entusiasmada con los resultados.

"Este descubrimiento es una instantánea emocionante de un estado previamente no observado de estos sistemas, que brinda una nueva perspectiva sobre cómo se forman. Esto deja muchas incógnitas sobre cómo se forman y evolucionan estos binarios, y qué tan comunes son en nuestro universo”.

Richardson es el autor principal de un artículo publicado en la revista Naturaleza que describe CPD-29 2176.

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• Fuente: https://physicsworld.com/a/doomed-to-explode-in-a-kilonova-rare-star-system-is-discovered-by-astronomers/