La mayoría de las estrellas de nuestro universo vienen en pares. Si bien nuestro propio sol es solitario, muchas estrellas como nuestro sol orbitan alrededor de estrellas similares, mientras que una serie de otras parejas exóticas entre estrellas y orbes cósmicos salpican el universo. Los agujeros negros, por ejemplo, suelen encontrarse orbitando entre sí. Una pareja que ha demostrado ser bastante rara es la que se produce entre una estrella similar al Sol y un tipo de estrella muerta llamada estrella de neutrones.
Ahora, los astrónomos dirigidos por Kareem El-Badry de Caltech han descubierto lo que parecen ser 21 estrellas de neutrones en órbita alrededor de estrellas como nuestro sol. Las estrellas de neutrones son núcleos densos y quemados de estrellas masivas que explotaron. Por sí solos, son extremadamente débiles y normalmente no pueden detectarse directamente. Pero cuando una estrella de neutrones orbita alrededor de una estrella similar al Sol, tira de su compañera, haciendo que la estrella se mueva hacia adelante y hacia atrás en el cielo. Utilizando la misión Gaia de la Agencia Espacial Europea, los astrónomos pudieron captar estas reveladoras oscilaciones para revelar una nueva población de estrellas de neutrones oscuras.
«Gaia escanea continuamente el cielo y mide las oscilaciones de más de mil millones de estrellas, por lo que las probabilidades de encontrar incluso objetos muy raros son buenas», dice El-Badry, profesor asistente de astronomía en Caltech y científico adjunto en Max Instituto Planck de Astronomía en Alemania.
El nuevo estudio, que incluye un equipo de coautores de todo el mundo, fue publicado en The Open Journal for Astrophysics. Datos de varios telescopios terrestres, incluido el Observatorio W. M. Keck en Maunakea, Hawai’i; Observatorio La Silla en Chile; y el Observatorio Whipple en Arizona, se utilizaron para seguir las observaciones de Gaia y aprender más sobre las masas y órbitas de las estrellas de neutrones ocultas.
Si bien anteriormente se han detectado estrellas de neutrones en órbita alrededor de estrellas como nuestro Sol, todos esos sistemas han sido más compactos. Con poca distancia que separa los dos cuerpos, una estrella de neutrones (que es más pesada que una estrella similar al Sol) puede robarle masa a su compañera. Este proceso de transferencia de masa hace que la estrella de neutrones brille intensamente en longitudes de onda de radio o rayos X. Por el contrario, las estrellas de neutrones del nuevo estudio están mucho más lejos de sus compañeras, del orden de una a tres veces la distancia entre la Tierra y el Sol.
Eso significa que los cadáveres estelares recién descubiertos están demasiado lejos de sus compañeros para robarles material. En cambio, están inactivos y oscuros. «Estas son las primeras estrellas de neutrones descubiertas exclusivamente debido a sus efectos gravitacionales», afirma El-Badry.
El descubrimiento resulta algo sorprendente porque no está claro cómo una estrella que explota termina junto a una estrella como nuestro sol.
«Todavía no tenemos un modelo completo de cómo se forman estos binarios», explica El-Badry. «En principio, el progenitor de la estrella de neutrones debería haberse vuelto enorme e interactuar con la estrella de tipo solar durante su última etapa de evolución». La enorme estrella habría derribado a la pequeña estrella, probablemente envolviéndola temporalmente. Más tarde, la progenitora de la estrella de neutrones habría explotado en una supernova que, según los modelos, debería haber liberado los sistemas binarios, enviando a las estrellas de neutrones y a las estrellas similares al Sol en direcciones opuestas.
«El descubrimiento de estos nuevos sistemas muestra que al menos algunos binarios sobreviven a estos procesos cataclísmicos, aunque los modelos aún no pueden explicar completamente cómo», dice.
Gaia pudo encontrar a estas improbables compañeras gracias a sus amplias órbitas y sus largos períodos (las estrellas similares al Sol orbitan alrededor de las estrellas de neutrones con períodos de seis meses a tres años).
«Si los cuerpos están demasiado cerca, la oscilación será demasiado pequeña para detectarla», dice El-Badry. «Con Gaia, somos más sensibles a las órbitas más amplias». Gaia también es más sensible a los binarios que están relativamente cerca. La mayoría de los sistemas recién descubiertos se encuentran a 3.000 años luz de la Tierra, una distancia relativamente pequeña en comparación, por ejemplo, con los 100.000 años luz de diámetro de la Vía Láctea.
Las nuevas observaciones también sugieren cuán raras son estas parejas. «Calculamos que alrededor de una estrella de tipo solar entre un millón gira alrededor de una estrella de neutrones en una órbita amplia», señala.
El-Badry también tiene interés en encontrar agujeros negros latentes invisibles en órbita con estrellas similares al Sol. Utilizando datos de Gaia, ha encontrado dos de estos silenciosos agujeros negros escondidos en nuestra galaxia. Uno, llamado Gaia BH1, es el agujero negro conocido más cercano a la Tierra, a 1.600 años luz de distancia.
«Tampoco sabemos con certeza cómo se formaron estos binarios de agujeros negros», dice El-Badry. «Claramente existen lagunas en nuestros modelos para la evolución de las estrellas binarias. Encontrar más de estas compañeras oscuras y comparar sus estadísticas de población con las predicciones de diferentes modelos nos ayudará a reconstruir cómo se forman».
Con información de The Open Journal of Astrophysics
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