Las estrellas brillan no solo con luz, sino también con rayos X. En las más grandes, aquellas con una masa superior a diez veces la del Sol, esto se debe a vientos turbulentos expulsados por su intensa radiación. Estos vientos inestables chocan entre sí, creando ondas de choque que calientan el gas y provocan la emisión de alta energía.
Pero las estrellas masivas rara vez viven solas. A menudo tienen compañeras, y en estas duplas estelares, una estrella puede despojar material de la otra, remodelando sus destinos. Estas interacciones se consideran ahora la principal forma en que nacen las estrellas Be, estrellas que giran rápidamente y están envueltas en discos brillantes.
Estas estrellas de rápida rotación poseen discos brillantes, alimentados por ráfagas de material estelar. Su etiqueta “e” proviene de las brillantes líneas de emisión que producen estos discos. Debido a que nacen de interacciones binarias, las estrellas Be son bancos de pruebas clave para comprender cómo evolucionan las estrellas en pares.
Un ejemplo famoso, γ Cassiopeiae, brilla con rayos X inusualmente intensos que desconcertaron a los astrónomos durante décadas. Gracias al telescopio XRISM de Japón, los científicos ahora han rastreado esta energía hasta una compañera enana blanca oculta. Este descubrimiento confirma una familia de sistemas binarios predicha durante mucho tiempo, estrellas cuyo comportamiento extremo está impulsado no por la soledad, sino por la colaboración.
γ Cassiopeiae fue la primera estrella Be identificada, y en 1976 sorprendió a los astrónomos con rayos X cuarenta veces más brillantes de lo esperado, plasma más caliente que 100 millones de grados y un rápido parpadeo. El monitoreo a largo plazo reveló posteriormente a otras veinte estrellas con las mismas características extremas, ahora conocidas como análogos de γ Cas.
Como explica Yaël Nazé de la Universidad de Liège aquí, los científicos debatieron si estos rayos X provenían de colisiones magnéticas entre la estrella y su disco, o de compañeros ocultos como estrellas despojadas, estrellas de neutrones o enanas blancas acrecentadoras.
Durante años, los astrónomos se preguntaron por qué γ Cassiopeiae brillaba con rayos X mucho más calientes y brillantes que los de cualquier estrella masiva ordinaria. Utilizando el telescopio XRISM de Japón y su instrumento Resolve ultrapreciso, los científicos monitorearon el sistema durante 203 días mientras orbitaba.
Los espectros mostraron que los cambios de velocidad del plasma caliente coincidían con los de una compañera enana blanca oculta, no con la propia estrella Be. Esta es la primera evidencia directa de que los intensos rayos X provienen del compañero compacto. Esto resuelve un debate de larga data y confirma la existencia de una nueva clase de sistemas binarios.
Hubble captura el fantasma de Cassiopeia
Los datos mostraron que el gas de rayos X alrededor de γ Cassiopeiae es atraído hacia su enana blanca oculta, no hacia la estrella Be. Las firmas de velocidad estrechas descartan una enana no magnética y, en cambio, apuntan a una enana blanca magnética, cuyo campo canaliza el material hacia sus polos, iluminando el sistema con rayos X extremos.
Este descubrimiento reconoce definitivamente a γ Cas y sus análogos como binarias Be + enana blanca, una población predicha durante mucho tiempo pero esquiva. Este grupo se ha predicho durante mucho tiempo, pero ha sido difícil de encontrar. Sorprendentemente, incluye principalmente estrellas Be masivas, alrededor del 10% de ellas, mientras que las teorías sugerían que habría más estrellas de baja masa.
“Esta discrepancia sugiere una revisión de los modelos de evolución binaria, particularmente con respecto a la eficiencia de la transferencia de masa entre los componentes, una conclusión que se alinea con la de varios estudios independientes recientes. ¡Resolver este misterio, por lo tanto, abre nuevas vías de investigación para los próximos años!”
“Comprender la evolución de los sistemas binarios es crucial para comprender, por ejemplo, las ondas gravitacionales, ya que son las binarias masivas las que las emiten al final de sus vidas”, concluyó Yaël Nazé.
Referencia del diario:
- Yaël Nazé, Masahiro Tsujimoto, Gregor Rauw y Sean Gunderson. Orbital motion detected in γ Cas Fe K emission lines. Astronomy, and Astrophysics. DOI: 10.1051/0004-6361/202558284
