El fenómeno del cristal flotante desafía la definición de libro de texto de estrellas enanas blancas

Una nueva investigación ha aclarado por qué algunas enanas blancas dejan de enfriarse, revelando que la formación de cristales en estas estrellas puede alterar su evolución térmica. Este descubrimiento cambia la comprensión de los procesos de envejecimiento estelar y afecta la forma en que los astrónomos determinan la edad de las estrellas. Crédito: SciTechDaily.com

Los científicos han descubierto que algunas enanas blancas dejan de enfriarse debido a la formación de cristales internos, desafiando las teorías existentes sobre el envejecimiento de las estrellas y afectando los métodos de estimación de la edad estelar.

Los científicos han revelado por qué algunas enanas blancas dejan misteriosamente de enfriarse, cambiando las ideas sobre la edad real de las estrellas y lo que les sucede cuando mueren.

Se cree universalmente que las estrellas enanas blancas son «estrellas muertas» que se enfrían continuamente con el tiempo. Sin embargo, en 2019, los datos del Agencia Espacial Europea(ESA) Gaia satélite descubrió una población de una enana blanca Estrellas que han dejado de enfriarse durante más de ocho mil millones de años. Esto sugería que algunas enanas blancas podrían generar un exceso de energía significativo, lo que contrasta con la imagen clásica de la «estrella muerta», y los astrónomos inicialmente no estaban seguros de cómo podía suceder esto.

Descubrimiento innovador en Física Estelar

Nueva investigación publicada en Naturalezadirigido por el Dr. Antoine Bédard de la Universidad de Warwick y la Dra. Simon Blouin de la Universidad de Victoria (Canadá), revela el mecanismo detrás de esta delicada observación.

Más del 97% de las estrellas del vía Láctea con el tiempo se convertirán en enanas blancas. Los científicos han considerado durante mucho tiempo que estas estrellas están al final de sus vidas. Tras agotar su fuente de energía nuclear, dejan de producir calor y se enfrían hasta volverse denso. plasma en su interior se congela hasta quedar sólido y la estrella se solidifica de adentro hacia afuera. Este proceso de enfriamiento puede tardar miles de millones de años.

Según una nueva investigación, en algunas enanas blancas el plasma denso del interior no se congela simplemente desde el interior. En cambio, los cristales sólidos que se forman al congelarse son menos densos que el líquido, por lo que deben flotar. A medida que los cristales se mueven hacia arriba, desplazan el líquido más pesado hacia abajo. El transporte de material más pesado al centro de la estrella libera energía gravitacional, y esta energía es suficiente para interrumpir el proceso de enfriamiento de la estrella durante miles de millones de años.

Crédito: Universidad de Warwick

Antione Bédard, investigadora de la Universidad de Warwick, dijo: “Esta explicación se ajusta a todas las propiedades de observación de la población de enanas blancas inusuales. Esta es la primera vez que se observa este mecanismo de transporte en cualquier tipo de estrella, lo cual es emocionante: ¡no todos los días descubrimos un fenómeno astrofísico completamente nuevo!”

Los investigadores tienen una hipótesis de por qué esto sucede en algunas estrellas pero no en otras. Simon Blouin, miembro nacional del Instituto Canadiense de Astrofísica Teórica de la Universidad de Victoria, explicó: “La diferencia probablemente se deba a la composición de la estrella. Algunas estrellas enanas blancas se forman por la fusión de dos estrellas diferentes. Cuando estas estrellas chocan para formar la enana blanca, cambia la composición de la estrella de una manera que puede permitir la formación de cristales flotantes».

Implicaciones para la estimación de la edad estelar

Este nuevo descubrimiento no sólo requiere la revisión de los libros de texto de astronomía, sino también que los astrónomos revisen el proceso que utilizan para determinar la edad de las poblaciones estelares. Actualmente, las enanas blancas se utilizan habitualmente como indicadores de edad: cuanto más fría es una enana blanca, más vieja se supone que es. Sin embargo, debido al retraso adicional en el enfriamiento que se observa en algunas enanas blancas, algunas estrellas de una temperatura determinada pueden ser miles de millones de años más antiguas de lo que se pensaba anteriormente.

Bédard añadió: “El mecanismo de transporte que descubrimos significa que algunas enanas blancas han estado brillando con tanta intensidad como las estrellas ‘normales’ durante miles de millones de años. Esto complica la edad y nuestro uso de enanas blancas para reconstruir la formación de nuestra galaxia».

Referencia: «Los cristales hinchados detienen el enfriamiento de las estrellas enanas blancas» por Antoine Bédard, Simon Blouin y Sihao Cheng, 6 de marzo de 2024, Naturaleza.
DOI: 10.1038/s41586-024-07102-y

Esta investigación fue apoyada por el Consejo Nacional de Investigación en Ciencias e Ingeniería de Canadá (NSERC), el programa de becas posdoctorales Banting, el Consejo Europeo de Investigación y el Instituto Canadiense de Astrofísica Teórica (CITA).

El tercer autor del estudio, el Dr. Sihao Cheng, es becario postdoctoral en el Instituto de Estudios Avanzados de Princeton, Nueva Jersey, Estados Unidos.