Gaia i astrònoms aficionats descobreixen un sistema binari únic

El satèl·lit Gaia ha descobert un sistema binari únic on una estrella se’n “menja” una altra, però cap de les dues té hidrogen, l’element més comú a l’univers. El sistema podria ser una eina important per entendre l’explosió d’estrelles binàries al final de les seves vides.

Un equip internacional d’investigadors, amb el suport d’astrònoms aficionats, han descobert un sistema binari únic d’estrelles, el primer on una estrella eclipsa totalment l’altra. És una espècie de sistema de dues estrelles conegut com a variable cataclísmica, on una estrella nana blanca súper densa està robant gas a la seva companya, “canibalitzant-la” de forma efectiva.

El sistema també podria ser un important laboratori per estudiar les explosions de supernoves ultra-brillants, que són una eina vital per a mesurar l’expansió de l’univers. Els detalls de la nova investigació es publicaran a la revista Monthly Notices de la Royal Astronomical Society.

El sistema, anomenat Gaia14aae, està situat a uns 730 anys llum de distància a la constel·lació de Draco. Va ser descobert pel satèl·lit Gaia de l’Agència Espacial Europea (ESA) l’agost de 2014, quan es va fer cinc vegades més brillant en el transcurs d’un únic dia.

Els astrònoms liderats per la Universitat de Cambridge van analitzar la informació de Gaia i van determinar que l’esclat sobtat es devia al fet que la nana blanca, tan densa que una culleradeta de la seva matèria pesaria tant com un elefant, està devorant la seva companya més gran.

Les observacions addicionals del sistema realitzades pel Centre d’Astrofísica Backyard (CBA), una associació d’astrònoms aficionats i professionals, van trobar que el sistema és una espècie rara eclipsant, on una estrella passa just davant de l’altra, bloquejant-la per complet vist des de la Terra. Les dues estrelles estan estretament orbitant entre sí, per la qual cosa l’eclipsi es produeix aproximadament cada 50 minuts. La campanya de seguiment es va valer també de telescopis professionals, d’entre els que destaca l’ubicat a la Illes Canàries, on el temps d’observació va ser possible a través de l’International Time Program (ITP).

“És estrany veure un sistema binari tan ben alineat”, ha comentat la doctora Heather Campbell de l’Institut d’Astronomia de Cambridge, que va dirigir la campanya de seguiment per Gaia14aae. “A causa d’això, podem mesurar el sistema amb una gran precisió amb l’objectiu d’esbrinar de què estan fets aquests sistemes i com han evolucionat. És un sistema fascinant – hi ha moltes coses a aprendre d’ell.”

Utilitzant espectroscòpia del telescopi William Herschel a les Illes Canàries, Campbell i els seus col·legues van trobar que Gaia14aae conté grans quantitats d’heli, però no hidrogen, quelcom força inusual tenint en compte que l’hidrogen és l’element més comú a l’univers. L’absència d’hidrogen ha permès classificar a Gaia14aae com un tipus molt estrany de sistema conegut com a AM Canum Venaticorum (AM CVn), un tipus de Variable Cataclísmica on ambdues estrelles han perdut el seu hidrogen. Aquest és el primer sistema AM CVn conegut on una estrella eclipsa totalment l’altra.

“És genial que la primera vegada que es descobreix un d’aquests sistemes es tingui una estrella que eclipsa totalment una altra, i més encara que hagin estat astrònoms aficionats els que ho hagin descobert i ens hagin avisat”, ha dit Campbell. “Això emfatitza la contribució vital que els astrònoms aficionats fan a la recerca científica innovadora”.

Els sistemes AM CVn consisteixen d’una petita i calenta estrella nana blanca que està devorant la seva companya més gran. Els efectes gravitacionals de la nana blanca calenta i súper densa són tan forts que han obligat a l’estrella companya a inflar-se com un globus enorme i a moure’s cap a ella.

L’estrella companya és aproximadament 125 vegades el volum del nostre sol, i sobrepassa la petita nana blanca, que és aproximadament de la mida de la Terra. Això és similar a la comparació d’un globus d’aire calent (companya) i una bala (nana blanca). No obstant això, l’estrella companya és lleugera, amb un pes de tan sols l’1% de la massa de la nana blanca.

“És un sistema exquisit: un tipus de sistema binari molt estrany en el qual les estrelles que el formen completen òrbites més ràpid que la minutera d’un rellotge, orientades de tal manera que una eclipsa l’altra”, ha comentat el professor Tom Marsh de la Universitat de Warwick. “

“Serem capaços de mesurar les seves mides i masses de forma més acurada que cap altre sistema; estimula nous descobriments que espero que el satèl·lit Gaia ens porti”.

Els sistemes AM CVn són molt apreciats pels astrònoms perquè podrien ser la clau per a un dels majors misteris de l’astrofísica moderna: què provoca l’explosió de la supernova de tipus Ia? Aquest tipus de supernova, que es dóna en sistemes binaris, és important en astrofísica, i és que la seva extrema lluminositat la converteix en una eina important per a mesurar l’expansió de l’univers.

En el cas de Gaia14aae, no se sap si les dues estrelles col·lisionaran i provocaran l’explosió d’una supernova o si la nana blanca devorarà completament la seva companya primer.

“De tant en tant aquest tipus de sistemes binaris poden explotar com a supernoves, de manera que l’estudi de Gaia14aae ens ajuda a entendre les explosions més lluminoses de l’univers”, ha dit el doctor Morgan Fraser de l’Institut d’Astronomia.

“És una primera captura impressionant per a Gaia, però volem que sigui la primera de moltes més”, ha dit el doctor Simon Hodgkin de l’Institut d’Astronomia, que està liderant la cerca d’esdeveniments transitoris en les dades de Gaia. “Gaia ja ha trobat centenars de fenòmens transitoris en els seus primers mesos d’operacions, i sabem que n’hi ha molts altres allà fora per descobrir encara”.

La missió Gaia, finançada per l’Agència Espacial Europea (ESA) i que engloba científics d’arreu d’Europa, té l’objectiu de crear el mapa tri-dimensional de la Via Làctia més gran i més precís que s’ha aconseguit mai. Al llarg dels cinc anys que ha de durar la missió, que va començar a finals de 2013, la càmera del satèl·lit Gaia de mil milions de píxels ha de detectar i mesurar de forma acurada el moviment de les estrelles en la seva òrbita a voltant del centre de la galàxia. Observarà cadascun dels milers de milions d’estrelles gairebé un centenar de vegades, de manera que això ens ajudarà a entendre l’origen i l’evolució de la Via Làctia.

La investigació té el suport d’ESA Gaia, DPAC, i l’equip d’alertes fotomètriques. El Consorci DPAC està finançat per institucions nacionals, i en particular d’aquelles que participen a l’acord multilateral de Gaia.

Contacte Científic 

Dr Heather Campbell
Institute of Astronomy
University of Cambridge
Mob: +44 (0)7747891619
hcc@ast.cam.ac.uk

Prof Tom Marsh
University of Warwick
Mob: +44 (0)24765 74739
t.r.marsh@warwick.ac.uk

Contacte Premsa 

Sarah Collins
Office of Communications, University of Cambridge
Tel: +44 (0)1223 765542 Mob: +44 (0)7525 337458
sarah.collins@admin.cam.ac.uk.

Referència

Campbell, HC et al, Total eclipse of the heart: The AM CVn Gaia14aae / ASSASN-14cn, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2015), published by Oxford University Press. Link: http://mnras.oxfordjournals.org/lookup/doi/10.1093/mnras/stv1224