Un nuevo descubrimiento sobre las muertes de enanas blancas podría ayudar a predecir el fin del universo

Pensamos que lo teníamos todo resuelto. Cuando una estrella de cierta masa cesa la fusión nuclear, muere y se convierte en una enana blanca, todo lo que queda para mantenerla brillante es el calor residual. Eventualmente se enfriará hasta la oscuridad, dejando un cristal frío y muerto conocido como enana negra.

No creemos que el Universo tenga la edad suficiente para que dicho proceso se haya completado por completo, por lo que no hemos podido confirmarlo. Ahora, parece que podríamos habernos equivocado: los astrónomos han encontrado evidencia de una estrella enana blanca en la que el hidrógeno todavía se quema de manera estable, aunque en la superficie, no en el núcleo.

Esto sugiere que estos núcleos estelares remanentes podrían envejecer y morir incluso más lentamente de lo que pensábamos, retrasando su eventual desaparición al quemar sus envolturas exteriores ricas en hidrógeno.

“Hemos encontrado la primera evidencia observacional de que las enanas blancas todavía pueden experimentar una actividad termonuclear estable”, agregó. dijo el astrónomo Jianxing Chen

del Alma Mater Studiorum Università di Bologna y del Instituto Nacional Italiano de Astrofísica en Italia.

“Esto fue una gran sorpresa, ya que está en desacuerdo con lo que comúnmente se cree”.

Las enanas blancas son la etapa evolutiva tardía de las estrellas de baja masa, aquellas de hasta ocho veces la masa del Sol. Cuando estas estrellas terminan su vida útil de la secuencia principal y ya no pueden fusionar hidrógeno en sus núcleos, expulsan su material exterior.

El núcleo restante, que ya no está soportado por la presión exterior de la fusión, colapsa en un objeto ultradenso. Esta es la enana blanca y tiene una masa máxima de aproximadamente 1,4 veces la masa del Sol.

Estas enanas blancas son extremadamente calientes. El Universo tiene alrededor de 13,8 mil millones de años; según el modelo, se necesita mucho más que esto para que una enana blanca se enfríe por completo. Pero estamos profundamente interesados ​​en este proceso. Los astrónomos predicen que aproximadamente 97 por ciento

de todas las estrellas del Universo, incluido el Sol, terminarán sus vidas de esta manera. Saber cómo evolucionan las enanas blancas puede ayudar a predecir el fin del Universo.

Los astrónomos han calculado qué tan rápido deben enfriarse las estrellas enanas blancas, lo que significa que, si conocemos la masa y la temperatura de una enana blanca, deberíamos poder averiguar qué edad tiene. Esto se puede utilizar como una herramienta para estimar las edades de los cúmulos estelares en los que se pueden encontrar poblaciones de enanas blancas.

También podemos observar múltiples grupos para echar un vistazo a las diferentes etapas evolutivas de las enanas blancas y compararlas. Esto es lo que estaban haciendo Chen y su equipo, usando la cámara de campo amplio 3 del telescopio espacial Hubble para estudiar las enanas blancas en dos cúmulos de estrellas, llamados M3 y M13.

Estos dos cúmulos son interesantes, porque las estrellas en ellos tienen una metalicidad similar; esa es la abundancia de elementos más pesados ​​que el helio. Tales elementos no eran abundantes en el Universo antes de que aparecieran y desaparecieran algunas generaciones de estrellas, fusionando elementos en sus núcleos y liberando esos elementos en el Universo cuando las estrellas murieron y los expulsaron al espacio. Esto significa que la abundancia de estos elementos se puede utilizar para determinar aproximadamente la edad de las estrellas.

Las estrellas en M3 y M13 se encuentran en una etapa evolutiva conocida como Rama Horizontal. Esto es justo después de que una estrella de masa solar se haya quedado sin hidrógeno para fusionarse en su núcleo. Ha pasado la etapa de gigante roja, en la que se desprende de su envoltura exterior, y ahora está fusionando helio.

Las metalicidades similares de las estrellas en los dos cúmulos significan que las estrellas deberían tener aproximadamente la misma edad, pero algunas de las estrellas en M13 se están quemando más calientes que las estrellas en M3, lo que sugiere que podrían enfriarse de manera diferente.

Tomando observaciones casi ultravioleta, los investigadores observaron más de cerca a más de 700 enanas blancas en los dos cúmulos para ver qué diferencia podría suponer.

Las enanas blancas en M3 estaban bastante a la par del campo, exactamente lo que esperaríamos ver en el enfriamiento de núcleos estelares ultradensos. Las enanas blancas en M13, sin embargo, venían en dos sabores: normal y aquellas que habían retenido una envoltura rica en hidrógeno.

Las simulaciones por computadora de la evolución estelar mostraron que estas estrellas, que comprenden aproximadamente el 70 por ciento de las estrellas en M13, están quemando hidrógeno en sus envolturas externas. Esto las mantiene más calientes durante más tiempo, lo que en última instancia significa que envejecen a un ritmo diferente al de las estrellas enanas blancas que solo brillan con calor residual.

Este es un gran problema, porque significa que nuestras estimaciones de edad para las enanas blancas podrían estar desviadas hasta en mil millones de años, si son de esta variedad de combustión de hidrógeno.

Y, para agregar otra llave a las obras, en 2019 los astrónomos encontraron un tipo diferente de enana blanca ardiendo de manera anómala, lo suficiente como para retrasar el enfriamiento en 8 mil millones de años. Esto aún no se ha explicado, pero en combinación con los nuevos hallazgos, sugiere que tal vez no comprendamos completamente esta etapa de la vida estelar tan bien como pensamos.

“Nuestro descubrimiento desafía la definición de enanas blancas al considerar una nueva perspectiva sobre la forma en que las estrellas envejecen”. dijo el astrónomo Francesco Ferraro del Alma Mater Studiorum Università di Bologna y del Instituto Nacional Italiano de Astrofísica.

“Ahora estamos investigando otros cúmulos similares a M13 para restringir aún más las condiciones que impulsan a las estrellas a mantener la delgada envoltura de hidrógeno que les permite envejecer lentamente”.

La investigación ha sido publicada en Astronomía de la naturaleza.

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