3 de diciembre de 2007

La personalidad magnética de una pequeña estrella

Imagen: Gemini Obs.

Una estrella enana con una personalidad sorpresivamente magnética y un tremendo punto cálido que cubre la mitad de su superficie le está demostrando a la comunidad astronómica que la vida como una enana fría no es necesariamente tan simple y calma como ellos habían asumido.

Observaciones simultáneas llevadas a cabo por cuatro de los más poderosos telescopios con base en tierra y espaciales revelaron un campo magnético inusualmente activo en la estrella ultra fría de baja masa TVLM513-46546. Un equipo de astrónomos, dirigidos por el Dr. Edo Berger, un investigador postdoctoral en la Universidad de Princeton, se encuentra utilizando estas observaciones para explicar la ostentosa actividad de esta enana tipo M que se ubica aproximadamente a 35 años luz de distancia en la constelación Boötes.

Las observaciones de TVLM513-46546 del equipo, combinan datos de radio provistos por el conjunto muy grande VLA, espectro óptico del Gemini Norte, imágenes ultravioleta del observatorio orbital Swift y datos de rayos X del observatorio orbital Chandra. Esta es la primera vez que un grupo tan poderoso de telescopios ha sido dirigido a una de las estrellas más pequeñas. El estudio es parte de un programa que busca los inicios de los campos magnéticos en enanas ultra frías, estrellas, las cuales, los astrónomos siempre asumieron que eran simples, calmas y más tranquilas que sus hermanas más calientes y más masivas.

"Con un conjunto de datos tan especial siempre se espera encontrar algo inesperado," señaló Berger, "pero nos sorprendió enormemente el grado de complejidad que exhibe este objeto".

La radioemisión constante de la estrella es interrumpida con chisporroteos espectaculares de largos minutos de duración. Estas llamaradas provienen de colisiones catastróficas y la fusión de campos magnéticos en la corona de la estrella.; estas acciones llevan a la aniquilación de energía magnética y producen cortocircuitos gigantes en los campos. El equipo también observó suaves emisiones de rayos X y una llamarada de rayos X.

Asimismo, por primera vez, el grupo detectó emisión hidrógeno- alpha óptica con un período de dos horas, que se ajusta con el período de rotación de dos horas de la estrella. "Encontramos un punto caliente que cubre la mitad de la superficie de la estrella como una gran lámpara que viene y va dentro de nuestro campo de visión", señaló Berger. "Aún desconocemos por qué sólo la mitad de la estrella está iluminada en hidrógeno y si es que esta situación se mantiene inalterada después de días, semanas, años o siglos".

Berger describe el campo magnético de la estrella enana como probablemente un simple dipolo (orientación norte-sur, al igual que el muchísimo más débil campo magnético de la Tierra) que se extiende al menos a un radio estelar sobre la superficie. También hay un campo, de menor escala, que tiene ondas similares a aquellas vistas en el Sol, pero más pequeñas. "Esas ondas y arcos ocurren azarosamente en algún lugar de la superficie de la estrella", señaló Berger. "Ahí es donde las llamaradas de corta duración se originan, mientras que el campo en integridad no es perturbado."

Se pensaba que objetos como la TVLM513-46546 eran modelos de simplicidad estelar, con poca o muy escasa actividad de campo magnético. "La teoría siempre ha dicho que a medida que observamos estrellas más y más frías, la más fría estará esencialmente muerta", dice Berger. "Resulta que las estrellas como TVLM513-46546 tienen una actividad magnética muy compleja alrededor de ellas, actividad más parecida a la del Sol que a la de una estrella que es apenas funcional"

Este único y complicado ambiente de campo magnético y posibles puntos calientes, podrían indicar alguna actividad inusual bajo la superficie de la estrella (en su dínamo) o posiblemente, incluso la existencia de un compañero aún no visible. La idea de un acompañante no visto, como explicación a la excitable disposición magnética de la estrella, resulta muy intrigante, señala Berger, pero no existe objeto tal que haya sido detectado hasta ahora. "La idea principal a tener en cuenta es una analogía con otros sistemas donde la presencia de un compañero estimula directa o indirectamente a la actividad magnética", dice.

Al igual que otras estrellas enanas ultra frías, la TVLM513-46546 es una estrella de tipo M con temperaturas superficiales de alrededor de 2400K (2127 Celsius) y una masa de apenas 8 a 10% que la que posee el Sol. Comparativamente, el Sol es una estrella de tipo G con una temperatura promedio de superficie de 6000K (5727 Celsius).

Imagine el interior del Sol en capas como si fuera una cebolla. Su convección interna es el proceso por el cual el calor de la fusión nuclear en el centro es transportado por grandes corrientes que giran y que se mueven a través de las capas externas del Sol. La rotación diferencial es simplemente el término para las diferentes velocidades de giro de las distintas capas. Juntos, estos movimientos de gas cargados eléctricamente, hacen que giren las estructuras del campo magnético que vemos en el Sol.

En contraste, una estrella ultra fría tipo M como la TVLM513-46546 es totalmente convectiva. Eso significa que, la zona que transporta el calor hacia la superficie de la estrella se extiende desde la superficie estelar hacia el centro, como la burbuja de una olla gigante en ebullición. Existen predicciones de que una estructura tan simple puede generar una estructura de campo magnético muy básica, quizás más como la de la Tierra que la de los campos complejos que vemos en el Sol. Aún queda por analizarse el por qué la TVLM513-46546 tiene una actividad y campo tan complejos.

Para poder dilucidar si esta estrella es simplemente una rareza estelar o si podría ser un prototipo de enanas ultra frías, el equipo de investigación planifica continuar con observaciones de otras estrellas parecidas. El equipo espera que la muestra más amplia arroje cómo otras estrellas candidatas de baja masa (y enanas marrón, objetos demasiado calientes para ser planetas y demasiado fríos para ser estrellas) generan campos magnéticos. Berger, además, enfatiza que a él le gustaría obtener más observaciones para intentar buscar algún compañero de tales estrellas. "El asunto de un posible compañero hasta ahora es sólo especulación", manifiesta. "De todas formas, estoy intentando lograr observaciones que permitan evaluar esta posibilidad."

Estos resultados serán publicados en la edición del 10 de febrero de 2008 del Astrophysical Journal.

(jg) (mg)

Más información en:
http://www.gemini.edu/