Resumen:
Un equipo de investigación internacional dirigido por el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) ha descubierto un raro sistema binario: una estrella de baja masa a unos 300 años luz de la Tierra está absorbiendo lentamente material de su estrella compañera. Este proceso es diferente del fenómeno observado anteriormente en el que las estrellas se tragan rápidamente los planetas, pero se trata de una transferencia de masa estable y a largo plazo que puede durar incluso miles de millones de años.
Este sistema se llama ZTF J0440+2325 y está ubicado en la Vía Láctea. Los dos miembros del sistema están extremadamente cerca uno del otro y completan una órbita cada 87 minutos. El objeto más claro es una enana marrón, aproximadamente 25 veces la masa de Júpiter; la otra estrella tiene aproximadamente 85 veces la masa de Júpiter. Ambos son objetos de baja masa y toda la órbita de una enana marrón puede incluso caber dentro del diámetro del sol.
Las observaciones tradicionales muestran que la mayoría de los planetas orbitan sus estrellas en órbitas estables, y sólo unos pocos casos muestran estrellas que envuelven rápidamente a los planetas que se acercan demasiado. Este descubrimiento muestra una forma de evolución completamente nueva. Los investigadores señalaron en un artículo publicado en la revista Nature Astronomy que esta es la primera vez que los humanos observan directamente una estrella de baja masa adquiriendo de forma continua y estable material de otro cuerpo celeste de baja masa.
Este descubrimiento se originó originalmente a partir de una observación inusual hace unos años. Kevin Birch, profesor asociado de física en el MIT, notó una curva de brillo inusual mientras examinaba datos de observación del Zwicky Transient Survey (ZTF). En lugar de la curva de brillo en forma de campana común a las explosiones de supernova, este objetivo exhibe fluctuaciones triangulares recurrentes.
En ese momento, el equipo de investigación estaba estudiando otro sistema llamado "binario de viuda negra". En tal sistema, una estrella de neutrones densa y que gira rápidamente devorará gradualmente a su estrella compañera menos masiva. Sin embargo, las características observadas del objetivo recién descubierto no son consistentes con las del binario Black Widow. Según la teoría, la estrella binaria viuda negra debería mostrar un efecto de oscilación recíproca obvio, pero este fenómeno no apareció en los resultados de la observación, lo que hizo que los investigadores no pudieran explicar su verdadera identidad por un tiempo.
En los últimos años, Burch y el estudiante graduado del MIT Aaron Householder han reexaminado esta misteriosa señal. Plantearon una conjetura: si la masa total del sistema es menor, el movimiento orbital entre los dos cuerpos celestes será más suave y no habrá oscilaciones violentas. Para verificar esta idea, el equipo de investigación utilizó múltiples telescopios para realizar observaciones de seguimiento del objetivo.
Las observaciones muestran que el sistema tiene una oscilación leve pero mensurable. Mediante un análisis comparativo con sistemas estelares binarios conocidos, los investigadores confirmaron que no hay ninguna estrella de neutrones en él. Al final, determinaron que se trataba de un sistema binario compuesto por una estrella de baja masa y una enana marrón, y que la oscilación era demasiado pequeña para ser causada por otro tipo de objetos.
Después de determinar las masas y los parámetros orbitales de los dos cuerpos celestes, el equipo de investigación estudió más a fondo si existe algún fenómeno de transferencia de material. En circunstancias normales, el proceso de acreción es más común en objetos compactos como los agujeros negros y las estrellas de neutrones, y su fuerte gravedad juntará el material de la estrella compañera para formar un disco de acreción.
Pero en este sistema, el acretor no es un agujero negro muy pequeño, sino una estrella con un tamaño real relativamente grande. Los investigadores utilizaron simulaciones por computadora para rastrear el movimiento de partículas de material en la superficie de las enanas marrones, y los resultados mostraron que estos materiales caerían directamente sobre la superficie de la estrella en lugar de formar un disco de acreción típico.
La simulación confirmó además que esta es la primera vez que se descubre que una estrella de baja masa está acumulando activamente material de otro objeto de baja masa. Los investigadores explicaron que el material que cae golpeará la superficie de la estrella a velocidades extremadamente altas, un proceso similar al impacto de un asteroide contra la luna.
Este impacto continuo también explica la curva de brillo triangular descubierta originalmente. A medida que las enanas marrones orbitan sus estrellas, periódicamente aparecen en el campo de visión puntos calientes de alta temperatura formados por la caída de material. Cuando el punto caliente mira hacia la Tierra, el brillo alcanza su punto máximo, formando una forma de onda triangular regular.
El equipo de investigación estima que la masa que las enanas marrones entregan a las estrellas cada año equivale aproximadamente a una cienmilésima parte de la masa de la Tierra. Una vez convertido, esto equivale al flujo de material de unos 40 millones de camiones volquete pesados por segundo, o la masa correspondiente a unos 1,3 billones de burritos de una libra por segundo.
Aunque este valor parece sorprendente, esta tasa de pérdida sigue siendo muy lenta en comparación con la enorme masa de la propia enana marrón. Por lo tanto, los investigadores creen que este proceso de "comer" no terminará rápidamente, sino que puede continuar durante escalas de tiempo extremadamente largas.
Los investigadores señalaron que la comprensión previa de la gente sobre la interacción entre estrellas, planetas y enanas marrones era que las estrellas eventualmente se tragarían por completo a estas últimas. Por ejemplo, cuando el Sol evolucione hasta convertirse en una gigante roja en el futuro, es probable que la Tierra enfrente ese destino. Sin embargo, ZTF J0440+2325 muestra otra posibilidad: la estrella no necesariamente se traga a la estrella compañera de una vez, sino que puede "canibalizarla" gradualmente de forma larga y estable, y continuar este proceso durante miles de millones de años.
Una vez resuelto con éxito el misterio de los cambios de brillo del triángulo, el equipo de investigación planea buscar más sistemas similares. Esperan utilizar esto para comprender mejor posibles nuevos mecanismos de interacción entre planetas, enanas marrones y estrellas anfitrionas, y para profundizar la comprensión humana del proceso de evolución estelar.
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