Ilustración del sistema binario estudiado. / Universidad de Sheffield

Un equipo internacional de científicos, liderado desde la Universidad de Sheffield (Reino Unido) y en el que participa el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), ha descubierto la primera estrella enana blanca pulsante en un sistema binario eclipsante.

El sistema está compuesto por dos estrellas que orbitan entre sí, donde una de ellas es una enana blanca con luminosidad variable

Esto quiere decir que el sistema está compuesto por dos estrellas que orbitan entre sí y que, vistas desde la Tierra, pasan periódicamente una frente a la otra. Además, en este caso, una de las estrellas es una enana blanca, el remanente que queda cuando una estrella como el Sol agota su combustible nuclear, y es pulsante porque su luminosidad varía debido a pulsaciones gravitatorias.

Gracias a este hallazgo, publicado en la revista Nature Astronomy, por primera vez los científicos han podido ver en detalle cómo la evolución de la binaria ha afectado a la estructura interna de una enana blanca.

La potente gravedad de la enana

Determinar de qué está hecha una enana blanca no es fácil. Estos objetos tienen cerca de la mitad de la masa del Sol comprimida en aproximadamente el tamaño de la Tierra, por lo que la gravedad es extremadamente fuerte, alrededor de un millón de veces más grande que en nuestro planeta. En la superficie de una enana blanca una persona pesaría alrededor de 60.000.000 kg.

“La gravedad hace que todos los elementos pesados de la enana blanca se hundan en el centro, dejando sólo los elementos más ligeros en la superficie”, explica el autor principal, Steven Parsons, investigador del departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Sheffield, “por lo que la verdadera composición de la misma permanece escondida debajo”.

Las dos estrellas se han transferido material en el pasado, lo que permite ver cómo la evolución de la binaria ha afectado a la estructura interna de la enana blanca

Para investigar la estructura oculta de la enana blanca, los científicos utilizaron diferentes técnicas. “Esta estrella pulsante es extremadamente importante ya que podemos usar el movimiento y el eclipse de la binaria para medir independientemente su masa y radio, lo que nos ayuda a determinar de qué está hecha”, señala Parsons­.

Aunque se piensa que la mayoría de las enanas blancas están compuestas principalmente de carbono y oxígeno, esta en particular ha sorprendido por estar hecha, sobre todo, de helio. Se cree que esta circunstancia se debe a que su compañera estelar interrumpió su evolución antes de que tuviera la oportunidad de fusionar el helio con el carbono y el oxígeno.

“Lo más interesante es que las dos estrellas de este sistema binario han interactuado entre sí en el pasado, transfiriendo material de ida y vuelta entre ellas –añade el astrofísico­–, por lo que podemos ver cómo la evolución de la binaria ha afectado a la estructura interna de la enana blanca, algo que no hemos podido hacer antes para este tipo de sistemas».

Estudio de eclipses más astrosismología

Los científicos combinaron el estudio de los eclipses con la astrosismología, técnica que consiste en medir la rapidez con que las ondas sonoras viajan a través de la enana blanca. Para observar las rápidas y sutiles pulsaciones de la estrella, utilizaron HiPERCAM, una revolucionaria cámara de alta velocidad desarrollada por un equipo dirigido por Vikram S. Dhillon, astrofísico de la Universidad de Sheffield e investigador afiliado del IAC.

Para observar las rápidas y sutiles pulsaciones de la estrella se usó la cámara de alta velocidad HiPERCAM desde Canarias

Este instrumento, instalado en el Gran Telescopio Canarias (GTC) del Observatorio del Roque de los Muchachos, en La Palma, puede tomar una foto cada milisegundo en cinco colores diferentes simultáneamente.

«Este excitante descubrimiento científico no habría sido posible sin la combinación de la gran potencia de captación de luz del GTC con la capacidad de alta velocidad y multicolor de HiPERCAM», subraya Dhillon.

El siguiente paso de la investigación será continuar observando a la enana blanca para registrar tantas pulsaciones como sea posible utilizando este mismo instrumento y el telescopio espacial Hubble.

Referencia:

Steven G. Parsons et al. «A pulsating white dwarf in an eclipsing binary». Nature Astronomy, March 2020. DOI:10.1038/s41550-020-1037-z