Supergigante ligera revela una etapa evolutiva faltante

La Dra. Varsha Ramachandran del Centro de Astronomía de la Universidad de Heidelberg (ZAH) y sus colegas descubrieron la primera estrella “despojada” de masa intermedia. Este descubrimiento marca un eslabón perdido en nuestra imagen de la evolución estelar hacia sistemas con estrellas de neutrones fusionadas, que son cruciales para nuestra comprensión del origen de los elementos pesados, como la plata y el oro.

El Dr. Ramachandran es un postdoctorado en el grupo de investigación del Dr. Andreas Sander, ubicado en el Astronomisches Rechen-Institut (ARI) de ZAH. Estos resultados se publicaron ahora en Astronomy & Astrophysics. El equipo de investigadores descubrió el primer representante de la población de estrellas despojadas de masa intermedia pronosticada durante mucho tiempo, pero aún no confirmada.

Las “estrellas despojadas” son estrellas que han perdido la mayor parte de sus capas externas, revelando su núcleo caliente y denso rico en helio, que resulta de la fusión nuclear de hidrógeno en helio.

La mayoría de estas estrellas despojadas se forman en sistemas estelares binarios en los que la fuerte atracción gravitacional de una estrella se desprende y acumula materia de su compañera. Durante mucho tiempo, los astrofísicos han sabido de estrellas desnudas de baja masa, conocidas como subenanas, así como de sus primas masivas, conocidas como estrellas Wolf-Rayet. Pero hasta ahora, nunca han podido encontrar ninguna de las llamadas “estrellas desnudas de masa intermedia”, lo que genera dudas sobre si nuestra imagen teórica básica necesita una revisión importante.

Al examinar estrellas calientes y luminosas con dispositivos de espectroscopia de alta resolución del VLT, el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral en Chile, la Dra. Ramachandran y sus colegas detectaron firmas sospechosas en el espectro de una estrella caliente y masiva que anteriormente había sido clasificado como un solo objeto.

Una investigación detallada del espectro reveló que el objeto no es una sola estrella, sino un sistema binario, que consta de una estrella despojada de masa intermedia y una compañera de rotación rápida, la llamada estrella Be, que se había acrecentado. del progenitor estrella desnuda. El sistema está ubicado en una galaxia enana vecina llamada Pequeña Nube de Magallanes (SMC).

Las estrellas de esta galaxia tienen una menor abundancia de elementos más pesados, simplemente denominados “metales” por los astrofísicos, que las estrellas masivas de nuestra Vía Láctea. Las estrellas masivas pobres en metales en el SMC actúan como una ventana al pasado de nuestra propia galaxia y la evolución química del universo.

La Dra. Ramachandran realizó sus estudios universitarios en la India antes de mudarse a Potsdam, Alemania para obtener su doctorado. Desde septiembre de 2021 trabaja en ZAH/ARI. “Con nuestro descubrimiento, demostramos que la población perdida de este tipo de estrellas está realmente allí. Pero nuestros hallazgos también indican que podrían verse muy diferentes de lo que esperábamos”, explica el Dr. Ramachandran y agrega que en lugar de haber perdido por completo.

En sus capas externas, estas estrellas pueden retener una cantidad pequeña pero suficiente de hidrógeno sobre sus núcleos de helio, lo que las hace parecer mucho más grandes y frías de lo que realmente son. “Por lo tanto, las llamamos ‘estrellas parcialmente despojadas'”, agrega. El Dr. Andreas Sander señala que su manto de hidrógeno restante es una forma de disfraz. “Las estrellas parcialmente despojadas parecen muy similares a las estrellas calientes normales, no despojadas, por lo que esencialmente se ocultan a plena vista. Solo los datos de alta resolución combinados con un análisis espectral cuidadoso y modelos informáticos detallados pueden revelar su verdadera naturaleza”. No es de extrañar que hayan eludido la detección durante tanto tiempo.

“El regalo particular de esta estrella fue su masa: unas pocas veces más masiva que nuestro sol puede parecer mucho, pero eso es extraordinariamente ligero para su apariencia de supergigante azul”, explica el líder del grupo de investigación. El Dr. Jakub Klencki, investigador independiente del Observatorio Europeo Austral (ESO) y coautor del artículo de investigación respectivo, explica que el sistema recién descubierto sirve como eslabón crítico en la cadena evolutiva que conecta varias “especies” diferentes de objetos exóticos. . “Nuestros modelos de evolución estelar predicen que dentro de aproximadamente un millón de años, la estrella desnuda explotará como la llamada supernova de envoltura desnuda, dejando atrás un remanente de estrella de neutrones”, dice el Dr. Klencki.

El descubrimiento de la Dra. Ramachandran y sus colegas marca la primera estrella de este tipo encontrada hasta la fecha en una galaxia pobre en metales. Si el binario sobrevive a la explosión de la supernova, los roles de las dos estrellas se invertirán: entonces, el compañero Be-star donará masa al acretor de estrellas de neutrones, convirtiéndose en el llamado binario de rayos X Be.

Se considera que estos sistemas fascinantes son los progenitores de los eventos de fusión de estrellas de neutrones dobles, quizás los espectáculos cósmicos más grandes observados hasta la fecha y el origen de elementos químicos como la plata o el oro. Comprender su camino de formación es uno de los principales desafíos de la astrofísica moderna, y las observaciones de las etapas evolutivas intermedias son cruciales para lograrlo.

“Nuestro descubrimiento añade una pieza importante al rompecabezas, dando lugar a las primeras restricciones directas sobre cómo procede la evolución de la transferencia de masa en sistemas estelares tan masivos”, concluye el Dr. Ramachandran.

Con información de Astronomy and Astrophysics