Las fuerzas de marea calientan a las enanas blancas a temperaturas inesperadas en órbitas binarias estrechas

Las enanas blancas son los remanentes compactos de estrellas que han detenido su combustión nuclear, un destino que eventualmente le espera a nuestro Sol. Estos objetos extremadamente densos son estrellas degeneradas porque su estructura es contraintuitiva: cuanto más pesadas, más pequeñas son.

Las enanas blancas suelen formar sistemas binarios, en los que dos estrellas orbitan entre sí. La mayoría de estos son antiguos incluso para los estándares galácticos, y se han enfriado a temperaturas superficiales de aproximadamente 4000 grados Kelvin. Sin embargo, estudios recientes han revelado una clase de sistemas binarios de período corto en los que las estrellas orbitan entre sí a una velocidad superior a una por hora. Contrariamente a los modelos teóricos, estas estrellas se inflan al doble de su tamaño esperado debido a temperaturas superficiales de entre 10 000 y 30 000 grados Kelvin.

Esto inspiró a un equipo de investigadores, dirigido por Lucy Olivia McNeill, de la Universidad de Kioto, a investigar la teoría de las mareas y utilizarla para predecir el aumento de temperatura de las enanas blancas en órbitas binarias de período corto. Las fuerzas de marea a menudo deforman los cuerpos celestes en órbitas binarias, determinando su evolución orbital. El artículo se publicó en The Astrophysical Journal.

«El calentamiento por marea ha tenido cierto éxito a la hora de explicar las temperaturas de los Júpiter calientes y sus propiedades orbitales con sus estrellas anfitrionas. Por lo tanto, nos preguntamos: ¿hasta qué punto puede el calentamiento por marea explicar las temperaturas de las enanas blancas en sistemas binarios de período corto?», pregunta McNeill.

Los investigadores construyeron un marco teórico que explica el aumento de temperatura de las enanas blancas en sistemas binarios de período corto. Este marco es completamente generalizable, lo que permite predecir la evolución de la temperatura pasada y futura, así como la evolución orbital de las estrellas enanas blancas en sistemas binarios.

Los resultados revelaron que las fuerzas de marea pueden influir considerablemente en la evolución de estas enanas blancas. En concreto, la atracción de marea de una enana blanca pequeña afecta al calentamiento interno de su compañera, más grande pero menos masiva, provocando su inflación y aumentando su temperatura superficial hasta al menos 10 000 grados Kelvin.

Debido a esta inflación, el equipo predice que las enanas blancas deberían ser típicamente el doble de grandes de lo que predice la teoría cuando comienzan a interactuar o a transferir masa. En consecuencia, las binarias de enanas blancas de período corto pueden comenzar a interactuar con períodos orbitales tres veces más largos de lo previsto.

«Esperábamos que el calentamiento por marea aumentara las temperaturas de estas enanas blancas, pero nos sorprendió ver cuánto se reduce el período orbital de las enanas blancas más antiguas cuando sus lóbulos de Roche entran en contacto», afirma McNeill.

Las enanas blancas en sistemas binarios con períodos orbitales tan cortos eventualmente interactuarán y emitirán radiación gravitacional, y se cree que causan fenómenos astronómicos como supernovas de tipo Ia y variables cataclísmicas.

En el futuro, el equipo planea aplicar su marco a sistemas binarios con enanas blancas de carbono-oxígeno y, potencialmente, aprender sobre los progenitores de explosiones de tipo Ia, prestando especial atención a si las temperaturas realistas favorecen el llamado escenario de doble degeneración o fusión.

Con información de The Astrophysical Journal