El beso final de dos estrellas: directo a la catástrofe

Usando el Very Large Telescope, de ESO, un equipo internacional de astrónomos ha descubierto la estrella doble más caliente y masiva cuyas componentes están tan cerca la una de la otra que se tocan. Las dos estrellas, situadas en el sistema extremo VFTS 352, podrían dirigirse hacia un dramático final, durante el cual las dos estrellas se fundirán para crear una sola estrella gigante o acabarán formando un agujero negro binario.

El sistema estelar doble VFTS 352 está situado a unos 160.000 años luz de distancia en la Nebulosa de la Tarántula [1]. Esta interesante región es el vivero más activo de nuevas estrellas en el universo cercano, y nuevas observaciones del VLT de ESO [2] han revelado que este par de jóvenes estrellas se encuentra entre los objetos más extremos y extraños jamás encontrados.

VFTS 352 está formada por dos estrellas muy calientes, brillantes y masivas que orbitan entre sí en poco más de un día. Los centros de las estrellas están separados por sólo 12 millones de kilómetros [3]. De hecho, las estrellas están tan cercanas que sus superficies se superponen y se ha formado un puente entre ellas. VFTS 352 no es sólo la más masiva conocida en esta pequeña clase de binarias de contacto — tiene una masa combinada de cerca de 57 veces la del Sol — sino que también contiene los componentes más calientes, con temperaturas superficiales que superan los 40.000 grados Celsius.

Las estrellas extremas como estas que componen VFTS 352, juegan un papel clave en la evolución de las galaxias y se cree que son las principales productoras de elementos como el oxígeno. Estas estrellas dobles también están vinculadas a comportamientos exóticos como el mostrado por las «estrellas vampiro», donde una estrella acompañante menor absorbe materia de la superficie de su vecina más grande (eso1230).

Sin embargo, en el caso de VFTS 352, ambas estrellas del sistema son de tamaño casi idéntico. Por tanto, el material no es atraído de una estrella a otra, sino que puede ser compartido [4]. Se estima que las estrellas que forman VFTS 352 comparten cerca del 30 por ciento de su material.

Este tipo de sistema es muy raro porque esta etapa en la vida de las estrellas es corta, lo que hace difícil pillarlas “in fraganti”. Debido a que las estrellas están tan cerca la una de la otra, los astrónomos piensan que fuertes fuerzas de marea hacen que aumente la mezcla de los materiales en los interiores estelares.

“VFTS 352 es el mejor de los casos encontrados hasta ahora de estrella doble masiva y caliente que presenta este tipo de mezcla interna”, explica el autor principal de este trabajo, Leonardo A. Almeida, de la Universidad de São Paulo, Brasil. “Como tal, es un descubrimiento fascinante e importante”.

Los astrónomos predicen que VFTS 352 se enfrentarán a un destino catastrófico que puede acabar de dos maneras: el primer resultado potencial es la fusión de las dos estrellas, que probablemente produciría una única estrella gigante de rotación rápida y, posiblemente, magnética. «Si sigue girando rápidamente podría terminar su vida como una de las explosiones más energéticas del universo, conocida como un estallido de rayos gamma de larga duración”, afirma el científico que lidera el proyecto, Hugues Sana, de la Universidad de Lovaina (Bélgica) [5].

La segunda posibilidad la explica el astrofísico teórico principal del equipo, Selma de Mink, de la Universidad de Amsterdam: «Si las estrellas se mezclan lo suficientemente bien, ambas permanecen compactas y el sistema VFTS 352 podrá evitar la fusión. Esto llevaría a los objetos por un nuevo camino evolutivo que es completamente diferente de las predicciones de la evolución estelar clásica. En el caso de VFTS 352, las componentes probablemente acabarían sus vidas como explosiones de supernova, formando un sistema binario cercano de agujeros negros. Un objeto de estas características sería una intensa fuente de ondas gravitacionales«.

Probar la existencia de este segundo camino evolutivo [6] sería un gran avance observacional en el campo de la astrofísica estelar. Pero, independientemente de cómo se enfrente VFTS 352 a su desaparición, este sistema ya ha proporcionado a los astrónomos nueva y valiosa información sobre los poco conocidos procesos evolutivos de los sistemas de estrellas binarias de contacto masivas.

Notas

[1] El nombre esta estrella indica que se observó como parte del sondeo VLT FLAMES de la Tarántula, que utiliza los instrumentos FLAMES y GIRAFFE instalados en el telescopio VLT (Very Large Telescope) de ESO para el estudio de más de 900 estrellas en la región 30 Doradus de la Gran Nube de Magallanes. El sondeo ya ha proporcionado muchos interesantes e importantes descubrimientos, como el de la estrella con la rotación más rápida (eso1147), una estrella fugitiva extremadamente masiva, y una estrella solitaria muy masiva (eso1117). Está ayudando a responder muchas preguntas fundamentales relacionadas con cómo afecta la rotación a las estrellas masivas, los sistemas binarios y la dinámica en densos cúmulos de estrellas.

[2] Este estudio también utilizó mediciones de brillo de VFTS 352 llevadas a cabo durante un período de doce años como parte del sondeo OGLE.

[3] Ambas componentes se clasifican como estrellas de tipo O. Estas estrellas suelen ser entre 15 y 80 veces más masivas que el Sol y pueden ser hasta un millón de veces más brillantes. Están tan calientes que refulgen con una brillante luz blancoazulada y tienen temperaturas superficiales de más de 30.000 grados Celsius.

[4] Estas regiones alrededor de las estrellas son conocidas como lóbulos de Roche. En una binaria de contacto como VLTS 352 ambas estrellas sobrepasan sus lóbulos de Roche.

[5] Los estallidos de rayos gamma (GRB, de Gamma-ray Bursts) son estallidos de rayos gamma altamente energéticos detectados por satélites en órbita. Hay de dos tipos: de corta duración (menos de unos pocos segundos) y de larga duración (más de unos segundos). Los más comunes son los de larga duración y se cree que nos indican la muerte de estrellas masivas, asociándolos a una clase de explosiones de supernova muy energéticas.

[6] Predichas por la teoría de la relatividad general de Einstein, las ondas gravitacionales son ondulaciones en el tejido del espacio y el tiempo. Las ondas gravitacionales más significativas se generan cuando hay variaciones extremas de fuertes campos gravitacionales con el tiempo, como durante la fusión de dos agujeros negros.