Detectan una potente emisión de rayos X con pistas sobre la evolución de las estrellas

La misión Einstein de la ESA, con forma de ojo de langosta, captó el destello de rayos X de una extraña pareja celeste que abre una nueva vía para explorar cómo evolucionan las estrellas masivas.

El dúo está formado por una gran estrella caliente, más de 10 veces más grande que nuestro Sol, y una pequeña enana blanca compacta, con una masa similar a la del planeta Tierra. Hasta ahora, solo se han descubierto un puñado de estos sistemas. Y esta es la primera vez que los científicos pudieron rastrear la luz de rayos X que proviene de una pareja tan curiosa desde su repentino estallido inicial hasta su desaparición.

El 27 de mayo de 2024, el telescopio de rayos X de campo amplio (WXT) de la sonda Einstein detectó rayos X provenientes de nuestra galaxia vecina, la Pequeña Nube de Magallanes (SMC). Para descubrir el origen de este nuevo faro celeste, denominado EP J0052, los científicos apuntaron el telescopio de rayos X de seguimiento de Einstein en esa dirección.

Las observaciones de WXT también hicieron que los telescopios de rayos X Swift y NICER de la NASA apuntaran hacia el objeto recién descubierto. El XMM-Newton de la ESA realizó un seguimiento 18 días después de la activación.

“Estábamos buscando fuentes fugaces, cuando nos topamos con este nuevo punto de luz de rayos X en la Pequeña Nube de Magallanes. Nos dimos cuenta de que estábamos viendo algo inusual, que solo Einstein podía captar”, dice en un comunicado Alessio Marino, investigador postdoctoral en el Instituto de Ciencias del Espacio (ICE-CSIC), España, y autor principal del nuevo estudio.

“Esto se debe a que, entre los telescopios actuales que monitorean el cielo de rayos X, WXT es el único que puede ver rayos X de energía más baja con la sensibilidad suficiente para captar la nueva fuente”, detalla el comunicado.

En un principio, los científicos pensaron que EP J0052 podría ser un tipo conocido de sistema binario que brilla en rayos X. Estos pares están formados por una estrella de neutrones que devora material de una estrella compañera masiva. Sin embargo, había algo en los datos que contaba una historia diferente.

Gracias a que la sonda Einstein detectó la nueva fuente desde el primer destello, los científicos pudieron analizar lotes de datos de diferentes instrumentos. Examinaron cómo variaba la luz en un rango de longitudes de onda de rayos X, a lo largo de seis días, y descubrieron algunos de los elementos presentes en el material que explotaba, como nitrógeno, oxígeno y neón. El análisis proporcionó pistas cruciales.

“Pronto comprendimos que estábamos ante un descubrimiento poco común de una pareja celestial muy esquiva”, explica Alessio en un comunicado. “El inusual dúo está formado por una estrella masiva que llamamos estrella Be, que pesa 12 veces el Sol, y un ‘cadáver’ estelar conocido como enana blanca, un objeto compacto e hiperdenso, con una masa similar a la de nuestra estrella”, agregó.

Las dos estrellas orbitan muy cerca una de la otra y el intenso campo gravitatorio de la enana blanca atrae materia de su compañera. A medida que más y más material (principalmente hidrógeno) cae sobre el objeto compacto, su fuerte gravedad lo comprime, hasta que se inicia una explosión nuclear descontrolada. Esto crea un destello brillante de luz en una amplia gama de longitudes de onda, desde la luz visible hasta los rayos ultravioleta y los rayos X.

A primera vista, la existencia de este dúo es desconcertante. Las estrellas masivas del tipo Be queman rápidamente su reserva de combustible nuclear. Sus vidas son intensas y cortas, duran unos 20 millones de años. Su compañera es (generalmente) el remanente colapsado de una estrella similar a nuestro Sol que, aislada, viviría varios miles de millones de años.

Dado que las estrellas binarias generalmente se forman juntas, ¿cómo puede la estrella supuestamente de vida corta seguir brillando, mientras que la presunta de vida larga ya ha muerto?

Los científicos creen que la pareja comenzó junta, como un par binario mejor emparejado que consta de dos estrellas bastante grandes, seis y ocho veces más masivas que nuestro Sol.

La estrella más grande agotó antes su combustible nuclear y comenzó a expandirse, desprendiendo materia hacia su compañera. Primero, el gas de sus capas exteriores hinchadas fue absorbido por la compañera; luego, sus capas exteriores restantes fueron expulsadas, formando una envoltura alrededor de las dos estrellas, que luego se convirtió en un disco y finalmente se disolvió.

Al final, la estrella compañera había crecido hasta alcanzar una masa 12 veces mayor que la del Sol, mientras que el núcleo superado de la otra se había colapsado para convertirse en una enana blanca de poco más de una masa solar. Ahora, es el turno de la enana blanca de robar y engullir material de las capas externas de la estrella Be.

*Con información de Europa Press.