Equipo internacional de astrónomos descubre dos raros sistemas estelares binarios


Un equipo internacional de astrónomos ha identificado solo el segundo y tercer ejemplo de un tipo raro de sistema estelar que comprende dos estrellas centrales que se orbitan entre sí, rodeadas por un notable disco de gas y polvo.

«Si hubiera un planeta en uno de estos sistemas, sería como el planeta Tatooine de Star Wars», dice Michael Poon, Ph.D. estudiante en el Departamento de Astronomía y Astrofísica David A. Dunlap de la Facultad de Artes y Ciencias y uno de los dos investigadores de la Universidad de Toronto involucrados en el descubrimiento.

«Verías dos soles en el cielo orbitando entre sí. Además, hay un disco alrededor de las estrellas. Imagina los anillos de Saturno pero mucho, mucho más grandes, con las estrellas en el medio».

Ilustración original del disco protoplanetario por Sahl Rowther, et al con estrellas binarias añadidas por Poon, et al. Crédito: Poon, Zhu, Zanazzi, U de T; Sahl Rowther, et al, Universidad de Warwick

Dichos discos se conocen como discos protoplanetarios porque eventualmente forman familias de planetas como nuestro sistema solar. Los sistemas recién descubiertos son raros porque sus discos se encuentran en ángulo con respecto a las órbitas de sus estrellas centrales.

«El descubrimiento de objetos como estos es importante para nuestra comprensión de la formación de planetas», dice J.J. Zanazzi, becario postdoctoral en el Instituto Canadiense de Astrofísica Teórica (CITA) de la facultad. «Los planetas nacen de ellos, por lo que la existencia de discos alrededor de estrellas binarias muestra que es probable que encontremos más planetas orbitando binarias.

«También nos ayudarán a comprender si la vida puede existir en un planeta que orbita una estrella binaria en ángulo debido a cómo esa orientación afecta la temperatura y otras condiciones».

El descubrimiento de los nuevos objetos, denominados Bernhard-1 y Bernhard-2, se describe en un artículo que se publicará el 4 de julio en The Astrophysical Journal Letters.

El autor principal es Wei Zhu de la Universidad de Tsinghua, Beijing, anteriormente becario postdoctoral en el Instituto Canadiense de Astrofísica Teórica (CITA) de la Facultad de Artes y Ciencias. Zanazzi y Poon son coautores de U of T.

Bernhard-1 y Bernhard-2 están tan distantes que no podemos ver sus dos estrellas centrales individualmente (estos pares de estrellas se conocen como estrellas binarias). En cambio, solo vemos un único punto de luz y medimos el brillo total del binario.

Los investigadores identificaron los nuevos objetos mediante el análisis de las complejas y distintivas variaciones de brillo causadas por su geometría inusual. Un gráfico de esas variaciones a lo largo del tiempo se denomina curva de luz y las curvas de luz de los nuevos sistemas coinciden con las del primer sistema de este tipo jamás descubierto, un objeto denominado Kearns Herbst 15D (KH 15D).

Las curvas de luz de Bernhard-1 y Bernhard-2 descienden a una fracción de su brillo máximo, el primero durante 112 días cada 192 días; este último durante 20 días cada 62 días. Estas caídas son la señal de que una de las estrellas de cada binario se mueve detrás del disco visto desde la Tierra. Cuando la estrella vuelve a emerger, el brillo del sistema vuelve a la normalidad.

Además, cuando los coautores compararon observaciones recientes con datos de archivo que datan de décadas atrás, encontraron que ambos objetos variaban en brillo durante períodos mucho más largos. El análisis previo de KH 15D realizado por Poon, Zhu y Zanazzi, junto con el trabajo de otros investigadores, concluyó que este patrón a largo plazo reveló que el disco y las estrellas formaban un ángulo entre sí.

Debido a que las estrellas binarias y sus discos protoplanetarios se condensan a partir de la misma enorme nube giratoria de material, el disco generalmente se encuentra en el mismo plano que las órbitas de las estrellas, al igual que las órbitas de la mayoría de los planetas y lunas de nuestro sistema solar. el mismo avión. Imagine dos patinadores artísticos, tomados de la mano, girando uno alrededor del otro mientras otros patinadores rodean a la pareja; todos están patinando en el mismo plano de la superficie del hielo.

Pero KH 15D, Bernhard-1 y Bernhard-2 son raros porque sus discos circumbinarios están en ángulo con los planos de las estrellas en órbita. Debido a esta inclinación, los discos se tambalean como un trompo, un movimiento conocido como precesión, ya que se mueven entre nosotros y las estrellas, lo que hace que la luz de las estrellas centrales se atenúe. Para KH 15D, ese ciclo de atenuación podría llevar entre 60 y 6000 años.

Los dos tipos de variaciones de brillo se combinan para crear la característica curva de luz de los objetos similares a KH 15D.

El descubrimiento de Bernhard-1 y Bernhard-2 se realizó cuando Klaus Bernhard, un astrónomo aficionado y miembro de Bundesdeutsche Arbeitsgemeinschaft für Veränderliche Sterne, analizó datos de Zwicky Transient Facility. El instrumento de ZTF examina todo el cielo del norte cada dos días, proporcionando datos de innumerables objetos durante largos períodos de tiempo.

Peinando los datos, Bernhard descubrió candidatos similares a KH 15D. Luego compartió sus hallazgos con Poon, Zanazzi y Zhu, cuyo análisis posterior reveló Bernhard-1 y Bernhard-2.

Ahora que los investigadores han encontrado dos más de estos raros objetos celestes, son optimistas de que seguirán más descubrimientos.

«Apenas este mes, Gaia publicó sus datos más recientes», dice Zanazzi sobre la misión espacial que ha estado observando mil millones de estrellas en la Vía Láctea desde su lanzamiento en 2013. «Y ahora que tenemos este modelo para estos objetos, podemos Tenemos la esperanza de que podamos usarlo para encontrar más objetos para agregar a la lista».

«También tenemos la esperanza de que más observadores miren a Bernhard-1 y Bernhard-2 durante períodos más largos», dice Poon. «Tenemos suerte de que KH 15D se haya observado en un momento especial donde su orientación hace que la luz de las estrellas centrales se atenúe. Estamos seguros de que Bernhard-1 y Bernhard-2 también existen en esta orientación favorable, por lo que tener más Las observaciones aumentarán nuestra comprensión de estos objetos raros».

Con información de Universidad de Toronto

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