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4 de diciembre de 2007

Cómo obtienen su impulso las enanas blancas

Imagen: NASA/ESA/H.Richer (U. British Columbia)

El telescopio espacial Hubble, de la NASA, proporciona una fuerte evidencia de que las enanas blancas, remanentes de estrellas agotadas, dan un fuerte impulso cuando se forman.

La aguda visión de la Cámara Avanzada para Estudios ACS del Hubble ha descubierto rápidas enanas blancas en el antiguo cúmulo globular de estrellas NGC 6397, una densa nube de cientos de miles de estrellas.

Antes de que las estrellas se hayan quemado como enanas blancas eran de las estrellas más masivas en NGC 6397. Debido a que se piensa que las estrellas masivas se reúnen en el núcleo de los cúmulos globulares, los astrónomos suponen que la mayoría de las enanas blancas recién acuñadas deberían encontrarse cerca del centro.

Sin embargo, el Hubble descubrió jóvenes enanas blancas que residen en el borde de NGC 6397, que tiene unos 11.500 millones de años de edad.

"La distribución de las jóvenes enanas blancas es exactamente la opuesta a la que esperábamos", dijo el astrónomo Harvey Richer de la Universidad de British Columbia en Vancouver. "Nuestra idea es que, al cabo del tiempo de convertirse en estrellas enanas blancas, reciben un empuje que eleva su velocidad a entre 3 y 5 kilómetros por segundo, que las lleva a la parte exterior del cúmulo."

Richer sugiere que las enanas blancas se impulsan por sí mismas al expulsar masa, al igual que hacen los cohetes. Antes de convertirse en estrellas enanas blancas, se expanden y se convierten en gigantes rojas. Las estrellas gigantes rojas pierden alrededor de la mitad de su masa por derramamiento en el espacio. Si la mayor parte de esta masa se expulsa en una dirección, podría impulsar la nueva enana blanca a través del espacio, así como un motor de cohete lo empuja desde la plataforma de lanzamiento, propone Richer.

Las observaciones de algunas nebulosas planetarias muestran, del mismo modo, flujos dirigidos (las nebulosas planetarias son el resultado de la expulsión de material brillante por parte de estrellas gigantes rojas). Las eyecciones en esas nebulosas planetarias fluyen en dirección opuesta. Si el flujo no está perfectamente equilibrado, Richer razona, el chorro más fuerte podría acelerar la enana blanca en la dirección opuesta.

La idea de que las jóvenes enanas blancas nacen con un impulso se propuso hace 30 años para explicar por qué hay tan pocas de ellas en los cúmulos abiertos de estrellas. En 2003, Michael Fellhauer de la Universidad de California en Santa Cruz y sus colegas, calcularon que si a las enanas blancas se les diera un pequeño impulso, podría ser expulsada de los cúmulos abiertos. Es más fácil, sin embargo, para las enanas blancas escapar a las garras de la acción gravitacional débil de los cúmulos abiertos que huir de los cúmulos globulares, que son tanto como 100 veces más masivos que los cúmulos abiertos.

Richer y su equipo, por lo tanto, decidieron poner a prueba la teoría de la aceleración en un cúmulo globular. Los astrónomos escogieron NGC 6397 porque, estando a 8500 años luz de distancia, es uno de los cúmulos globulares más cercanos a la Tierra. Unos 150 cúmulos globulares existen en la Vía Láctea conteniendo, cada uno, hasta un millón de estrellas.

El equipo estudió 22 enanas blancas jóvenes con menos de 800 millones de años de edad y 62 enanas blancas viejas con entre 1.400 y 3.500 millones de años de edad. Los astrónomos distinguen entre enanas blancas jóvenes y viejas en base a su color y brillo. Las enanas blancas jóvenes son más calientes y, por lo tanto, más azules y luminosas que las viejas.

Los cúmulos globulares ordenan a sus estrellas de acuerdo con su masa, que se rige por un juego de pinball gravitacional entre las estrellas. Las estrellas pesadas se frenan y se acumulan en el centro del cúmulo, mientras que las livianas ganan velocidad y se mueven hacia la periferia del cúmulo. El equipo de Richer encontró que las enanas blancas viejas se comportan como se espera: estaban dispersas por todo el cúmulo de acuerdo a su peso.

Las enanas blancas jóvenes, sin embargo, se encontraron inesperadamente al borde del cúmulo, desconcertando a Richer y su equipo.

Su vecindario esperado está cerca del centro porque sus estrellas progenitoras fueron las estrellas más pesadas presentes en el grupo. Estas nuevas enanas blancas son tan jóvenes que no han tenido suficientes encuentros con otras estrellas para esparcirse en el cúmulo, lo que sugiere que algún otro mecanismo (un impulso) está operando.

"La primera vez que trazamos la distribución y encontramos una diferencia, pensamos,'Dios mío, ¿que está sucediendo?' ", dijo Saul Davis, estudiante graduado de la Universidad de British Columbia en Vancouver, miembro del equipo. "Durante mucho tiempo pensamos que habíamos cometido un error. Pero no importaba lo que hiciéramos, no desaparecía."

El equipo ensayó otras explicaciones para la ubicación de las enanas blancas jóvenes. Ellas podrían haber sido parte de sistemas binarios y expulsadas por sus compañeras. O tal vez, se les dio un impulso tras un encuentro con estrellas más pesadas. El equipo, sin embargo, descartó esas explicaciones por simulaciones por computadora.

Richer espera estudiar otras enanas blancas escapando de cúmulos globulares. Los resultados se publicarán en el número de enero de 2008 del Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters.

Otros miembros del equipo son IR King (Universidad de Washington, Seattle); J. Anderson (Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial STScI, Baltimore); J. Coffey (Universidad de British Columbia, Vancouver); GG Fahlman (NRC Instituto Herzberg de Astrofísica, Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá, Saanich, British Columbia); J. Hurley (Universidad de Tecnología Swinburne, Hawthorn, Australia), y JS Kalirai (Universidad de California en Santa Cruz).

(jg) (mg)

Más información en:
http://hubblesite.org/