Monstruosas olas de plasma se estrellan contra una estrella colosal

Un sistema estelar extremo le está dando un nuevo significado a la frase “surf’s up”.

El sistema estelar intrigó a los investigadores porque es la “estrella del latido del corazón” más dramática registrada. Ahora, los nuevos modelos han revelado que las olas titánicas, generadas por las mareas, rompen repetidamente en una de las estrellas del sistema, la primera vez que se observa este fenómeno en una estrella.

Las estrellas del latido del corazón son estrellas en pares cercanos que pulsan periódicamente en brillo, como el ritmo de un corazón que late en una máquina de EKG. Las estrellas en los sistemas de latidos del corazón giran a través de órbitas ovales alargadas. Cada vez que se juntan, la gravedad de las estrellas genera mareas, al igual que la Luna crea mareas oceánicas en la Tierra. Las mareas estiran y distorsionan las formas de las estrellas, alterando la cantidad de luz que se ve proveniente de ellas cuando sus lados anchos o estrechos miran alternativamente hacia la Tierra.

Un nuevo estudio explica por qué las fluctuaciones de brillo de un sistema estelar de latido del corazón particularmente extremo miden unas 200 veces más que las estrellas típicas del latido del corazón. La causa: olas gigantescas que ruedan a través de la estrella más grande, levantadas cuando su estrella compañera más pequeña pasa regularmente cerca. Según el estudio, estos maremotos alcanzan alturas tan imponentes y altas velocidades que rompen, de forma similar a las olas del océano, y chocan contra la superficie de la gran estrella.

Apodado como una “estrella desgarradora” por los astrónomos, el sistema ofrece una visión sin precedentes de cómo interactúan las estrellas masivas.

“Cada choque de las imponentes maremotas de la estrella libera suficiente energía para desintegrar todo nuestro planeta varios cientos de veces”, dice Morgan MacLeod, becario postdoctoral en astrofísica teórica en el Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian (CfA) y autor de un nuevo estudio publicado en Nature Astronomy que informa sobre los hallazgos. “Estas son olas realmente grandes”.

Y, sin embargo, según el profesor Abraham (Avi) Loeb, asesor de MacLeod, director del Instituto de Teoría y Computación de CfA y otro autor del artículo, “las olas rompientes en las estrellas son tan hermosas como las de las playas de nuestros océanos”.

Las estrellas del latido del corazón se vieron por primera vez cuando el telescopio espacial Kepler de búsqueda de exoplanetas de la NASA detectó sus reveladoras, generalmente sutiles pulsaciones de brillo estelar.

Sin embargo, la estrella de la angustia extrema es cualquier cosa menos sutil. La estrella más grande del sistema tiene casi 35 veces la masa del Sol y, junto con su estrella compañera más pequeña, recibe el nombre oficial de MACHO 80.7443.1718, no debido a ninguna fuerza estelar, sino porque los cambios de brillo del sistema fueron registrados por primera vez por el Proyecto MACHO en la década de 1990, que buscaba indicios de materia oscura en nuestra galaxia.

La mayoría de las estrellas del latido del corazón varían en brillo solo en aproximadamente un 0,1%, pero MACHO 80.7443.1718 llamó la atención de los astrónomos debido a sus cambios de brillo dramáticos sin precedentes, hacia arriba y hacia abajo en un 20%. “No conocemos ninguna otra estrella de latidos del corazón que varíe tanto”, dice MacLeod.

Para desentrañar el misterio, MacLeod creó un modelo informático de MACHO 80.7443.1718. Su modelo capturó cómo la interacción de la gravedad de las dos estrellas genera mareas masivas en la estrella más grande. Los maremotos resultantes se elevan hasta aproximadamente una quinta parte del radio de la estrella gigante, lo que equivale a olas tan altas como tres soles apilados uno encima del otro, o aproximadamente 2,7 millones de millas de altura.

Las simulaciones muestran que las olas masivas comienzan como oleajes suaves y organizados, al igual que las olas del mar, antes de enroscarse sobre sí mismas y romperse. Como saben los bañistas, las poderosas olas del océano que rompen lanzan espuma marina y burbujas, dejando “un gran desastre espumoso” donde antes había una ola suave, dice MacLeod.

La tremenda liberación de energía de las olas rompiendo en MACHO 80.7443.1718 tiene dos efectos, según muestra el modelo de MacLeod. Hace girar la superficie estelar cada vez más rápido y arroja gas estelar hacia afuera para formar una atmósfera estelar giratoria y brillante.

Aproximadamente una vez al mes, las dos estrellas se cruzan y una nueva ola monstruosa atraviesa la superficie de la estrella desgarradora. Acumulativamente, esta agitación ha causado que la gran estrella en MACHO 80.7443.1718 sobresalga en su ecuador un 50% más que en sus polos. Y, con cada nueva ola que pasa, se arroja más material hacia el exterior, como “la masa de pizza gira y arroja trozos de queso y salsa”, dice MacLeod. El brillo característico de esta atmósfera fue una de las pistas clave de que las olas rompían en la superficie de la estrella, según MacLeod.

Por inédito que sea MACHO 80.7443.1718, es poco probable que sea único. De las casi 1.000 estrellas de latido del corazón descubiertas hasta ahora, unas 20 de ellas muestran grandes fluctuaciones de brillo que se acercan a las del sistema simulado por MacLeod y Loeb. “Esta estrella desgarradora podría ser la primera de una clase creciente de objetos astronómicos”, dice MacLeod. “Ya estamos planeando una búsqueda de más estrellas desgarradoras, buscando las atmósferas brillantes que arrojan sus olas rompientes”.

A fin de cuentas, MacLeod dice que tenemos suerte de haber atrapado a la estrella en esta fase: “Estamos viendo un momento breve y transformador en una larga vida estelar”. Y al observar el colosal oleaje sobre una superficie estelar, los astrónomos esperan obtener una comprensión de cómo las interacciones cercanas dan forma a la evolución de los pares estelares.

Con información de Nature