Se han encontrado estrellas similares al Sol orbitando compañeros ocultos

Muchas estrellas de nuestro universo vienen en pares.

Si bien nuestro propio Sol está solitario, muchas estrellas como nuestro Sol orbitan alrededor de estrellas similares, mientras que innumerables otras parejas exóticas entre estrellas y orbes cósmicos ensucian el universo.

Los agujeros negros, por ejemplo, suelen encontrarse orbitando entre sí. Una comparación que ha demostrado ser bastante rara es la que se realiza 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 orbitando en sistemas binarios con estrellas como nuestro Sol. Las estrellas de neutrones son núcleos densos quemados de estrellas masivas que han explotado.

Por sí solos, son extremadamente débiles y normalmente no pueden detectarse directamente. Son más pesados ​​que las estrellas similares al Sol, pero ambos objetos orbitan juntos alrededor de un centro de masa común.

A medida que las estrellas de neutrones orbitan, tiran de estrellas similares al Sol, haciendo que sus compañeras se balanceen hacia adelante y hacia atrás en el cielo.

Utilizando la misión Gaia de la Agencia Espacial Europea, los astrónomos pudieron capturar estas perturbaciones reveladoras para revelar una nueva población de estrellas de neutrones oscuras.

«Gaia escanea constantemente el cielo y mide las perturbaciones de más de mil millones de estrellas, por lo que es muy probable que encuentre incluso objetos muy raros», 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, ha sido publicado en The Open Journal for Astrophysics. Datos de varios telescopios terrestres, incluido el Observatorio WM Keck en Maunakea, Hawai’i; Observatorio La Silla en Chile; y el Observatorio Whipple en Arizona, se han utilizado para realizar un seguimiento de las observaciones de Gaia y aprender más sobre las masas y órbitas de estrellas de neutrones ocultas.

Si bien anteriormente se habían encontrado estrellas de neutrones en órbita alrededor de estrellas como nuestro Sol, todos esos sistemas eran más compactos. Con una pequeña 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 que sus compañeras, del orden de una a tres veces la distancia entre la Tierra y el Sol.

Esto significa que los cuerpos 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 hallazgo es un poco sorprendente porque no está claro cómo una estrella que explotó termina junto a una estrella como nuestro Sol.

«Todavía no tenemos un modelo completo de cómo se forman estas huellas», explica El-Badry. «En principio, la progenitora de la estrella de neutrones debería haberse vuelto masiva e interactuado con la estrella de tipo solar durante su última etapa de evolución». La estrella enorme estaba golpeando a la estrella pequeña, probablemente cayendo temporalmente. Más tarde, la progenitora de la estrella de neutrones explotó en una supernova que, según los modelos, debería haber disuelto 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 algunas huellas sobreviven a estos procesos cataclísmicos, aunque los modelos todavía no pueden explicar completamente cómo», afirma.

Gaia pudo encontrar a estos improbables compañeros debido a sus amplias órbitas y largos períodos (las estrellas similares al Sol orbitan estrellas de neutrones con períodos de seis meses a tres años). «Si los cuerpos están demasiado cerca, la oscilación será demasiado pequeña para detectarla», afirma El-Badry. «Con Gaia, somos más sensibles a las órbitas más amplias». Gaia también es más sensible a las huellas 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 raros son los acoplamientos. «Estimamos que aproximadamente una entre un millón de estrellas de tipo solar orbita una estrella de neutrones en una órbita amplia», dijo.

El-Badry también tiene interés en encontrar agujeros negros inactivos que no parecen orbitar estrellas similares al Sol. Utilizando datos de Gaia, encontró dos de estos agujeros negros inactivos 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.

«Ni siquiera sabemos con seguridad cómo se formaron estas huellas de agujeros negros», afirma El-Badry. “Claramente existen lagunas en nuestros modelos para la evolución de estrellas binarias. Encontrar más de estos compañeros oscuros y comparar sus estadísticas de población con predicciones de diferentes modelos nos ayudará a reconstruir cómo se forman».

El artículo titulado «Una población de candidatas a estrellas de neutrones en órbitas amplias a partir de la astrometría de Gaia» fue financiado por la Fundación Nacional de Ciencias, el Consejo Europeo de Investigación y la Fundación Gordon y Betty Moore.

Escrito por Whitney Clavin.