Gaia y astrónomos aficionados descubren un sistema binario único

El satélite Gaia ha descubierto un sistema binario único donde una estrella se “come” a otra, pero ninguna de las dos tiene hidrógeno, el elemento más común en el universo. El sistema podría ser una herramienta importante para entender la explosión de estrellas binarias al final de sus vidas.

Un equipo internacional de investigadores, con el apoyo de astrónomos aficionados, ha descubierto un sistema binario único de estrellas, el primero donde una estrella eclipsa totalmente a la otra. Es una especie de sistema de dos estrellas conocido como variable cataclísmica, donde una estrella enana blanca súper densa está robando gas a su compañera, “canibalizándola” de forma efectiva.

El sistema también podría ser un importante laboratorio para estudiar las explosiones de supernovas ultrabrillantes, que son una herramienta vital para medir la expansión del universo. Los detalles de la nueva investigación se publicarán en la revista Monthly Notices de la Royal Astronomical Society.

El sistema, llamado Gaia14aae, está situado a unos 730 años luz de distancia en la constelación de Draco. Fue descubierto por el satélite Gaia de la Agencia Espacial Europea (ESA) en agosto de 2014, cuando se hizo cinco veces más brillante en el transcurso de un único día.

Los astrónomos liderados por la Universidad de Cambridge analizaron la información de Gaia y determinaron que el estallido repentino se debía a que la enana blanca, tan densa que una cucharadita de su materia pesaría tanto como un elefante, está devorando a su compañera mayor.

Las observaciones adicionales del sistema realizadas por el Centro de Astrofísica Backyard (CBA), una asociación de astrónomos aficionados y profesionales, encontraron que el sistema es una especie rara eclipsando, donde una estrella pasa justo delante de la otra, bloqueándola por completo visto desde la Tierra. Las dos estrellas están estrechamente orbitando entre sí, por lo que el eclipse se produce aproximadamente cada 50 minutos. La campaña de seguimiento se valió también de telescopios profesionales, de entre los que destaca el ubicado en la Islas Canarias, donde el tiempo de observación fue posible a través del International Time Program (ITP).

“Es raro ver a un sistema binario tan bien alineado”, comentó la doctora Heather Campbell del Instituto de Astronomía de Cambridge, que dirigió la campaña de seguimiento para Gaia14aae. “Debido a esto, podemos medir el sistema con una gran precisión con el objetivo de averiguar de qué están hechos estos sistemas y cómo han evolucionado. Es un sistema fascinante – hay mucho que aprender de él. ”

Utilizando espectroscopia del telescopio William Herschel en las Islas Canarias, Campbell y sus colegas encontraron que Gaia14aae contiene grandes cantidades de helio, pero no hidrógeno, algo bastante inusual teniendo en cuenta que el hidrógeno es el elemento más común en el universo. La ausencia de hidrógeno ha permitido clasificar a Gaia14aae como un tipo muy raro de sistema conocido como AM Canum Venaticorum (AM CVn), un tipo de variable cataclísmica donde ambas estrellas han perdido su hidrógeno. Este es el primer sistema AM CVn conocido donde una estrella eclipsa totalmente la otra.

“Es genial que la primera vez que se descubre uno de estos sistemas se tenga una estrella que eclipsa totalmente a otra, y más aún que hayan sido astrónomos aficionados los que lo hayan descubierto y nos hayan avisado”, dijo Campbell. “Esto enfatiza la contribución vital que los astrónomos aficionados hacen a la investigación científica innovadora”.

Los sistemas AM CVn consisten de una pequeña y caliente estrella enana blanca que está devorando a su compañera más grande. Los efectos gravitacionales de la enana blanca caliente y súper densa son tan fuertes que han obligado a la estrella compañera a hincharse como un globo enorme ya moverse hacia ella.

La estrella compañera es aproximadamente 125 veces el volumen de nuestro sol, y sobrepasa la pequeña enana blanca, que es aproximadamente del tamaño de la Tierra. Esto es similar a la comparación de un globo de aire caliente (compañera) y una canica (enana blanca). Sin embargo, la estrella compañera es ligera, con un peso de tan sólo el 1% de la masa de la enana blanca.

“Es un sistema exquisito: un tipo de sistema binario muy extraño en el que las estrellas que lo forman completan órbitas más rápido que el minutero de un reloj, orientadas de tal forma que una eclipsa a la otra”, comentó el profesor Tom Marsh de la Universidad de Warwick.”

“Seremos capaces de medir sus tamaños y masas de forma más precisa que ningún otro sistema; estimula nuevos descubrimientos que espero que el satélite Gaia nos traiga”.

Los sistemas AM CVn son muy apreciados por los astrónomos porque podrían ser la clave para uno de los mayores misterios de la astrofísica moderna: ¿qué provoca la explosión de la supernova de tipo Ia? Este tipo de supernova, que se da en sistemas binarios, es importante en astrofísica, y es que su extrema luminosidad la convierte en una herramienta importante para medir la expansión del universo.

En el caso de Gaia14aae, no se sabe si las dos estrellas van a colisionar y provocarán la explosión de una supernova o si, por contra, la enana blanca devorará completamente su compañera primero.

“De vez en cuando este tipo de sistemas binarios pueden explotar como supernovas, por lo que el estudio de Gaia14aae nos ayuda a entender las explosiones más luminosas del universo”, dijo el doctor Morgan Fraser del Instituto de Astronomía.

“Es una primera captura impresionante para Gaia, pero queremos que sea la primera de muchas más”, dijo el doctor Simon Hodgkin del Instituto de Astronomía, que está liderando la búsqueda de eventos transitorios en los datos de Gaia.

“Gaia ya ha encontrado cientos de fenómenos transitorios en sus primeros meses de operaciones, y sabemos que hay muchos otros ahí fuera para descubrir todavía”.

La misión Gaia, financiada por la Agencia Espacial Europea (ESA) y que engloba científicos de toda Europa, tiene el objetivo de crear el mapa tri-dimensional de la Vía Láctea más grande y más preciso que se ha conseguido nunca. A lo largo de los cinco años que debe durar la misión, que comenzó a finales de 2013, la cámara del satélite Gaia de mil millones de píxeles debe detectar y medir de forma precisa el movimiento de las estrellas en su órbita alrededor del centro de la galaxia. Observará cada uno de los miles de millones de estrellas casi un centenar de veces, por lo que esto nos ayudará a entender el origen y la evolución de la Vía Láctea.

La investigación cuenta con el apoyo de ESA Gaia, DPAC, y el equipo de alertas fotométricas. El Consorcio DPAC está financiado por instituciones nacionales, y en particular de aquellas que participan en el acuerdo multilateral de Gaia.

Contacto Científico 

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

Contacto Prensa

Sarah Collins
Office of Communications, University of Cambridge
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sarah.collins@admin.cam.ac.uk.

Referencia

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