Utilizando el Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA, los astrónomos han realizado la primera medición directa de la masa de una enana blanca aislada, el núcleo sobreviviente de una estrella similar al Sol quemada.
Los investigadores encontraron que la enana blanca tenía un 56% de la masa de nuestro sol. Esto es consistente con predicciones teóricas previas para sus masas y confirma las teorías actuales sobre cómo evolucionan las enanas blancas como productos finales de la evolución estelar. típico. Una sola observación revela la teoría de la estructura y composición de las enanas blancas.
Hasta ahora, las mediciones anteriores de las masas de las enanas blancas se habían obtenido a partir de observaciones de enanas blancas en sistemas estelares binarios. Al observar el movimiento de dos estrellas que orbitan juntas, se puede usar la física newtoniana directa para medir sus masas. Sin embargo, estas mediciones pueden no ser concluyentes si la estrella compañera de la enana se encuentra en una órbita de período largo de cientos o miles de años. Movimiento orbital Solo una pequeña fracción del movimiento orbital de las estrellas enanas se puede medir con telescopios.
Para esta enana blanca sin pareja, los investigadores tuvieron que usar un truco natural llamado microlente gravitacional. La luz de las estrellas de fondo está ligeramente desviada por la distorsión gravitatoria del espacio causada por las estrellas enanas de primer plano. Cuando una enana blanca pasa frente a una estrella de fondo, la microlente hace que la estrella parezca desplazada temporalmente de su posición real en el cielo.
El trabajo publicado fue dirigido por Peter McGill, un astrofísico que anteriormente trabajaba en la Universidad de Cambridge en el Reino Unido. Ahora trabaja en la Universidad de California, Santa Cruz, y es el autor principal del estudio, disponible en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Al observar LAWD 37, el Hubble determinó con precisión cómo se desviaba la luz a su alrededor, lo que provocó que una estrella de fondo cambiara momentáneamente su posición en el cielo. Este cambio fue causado por la luz reflejada en LAWD 37, que es una enana blanca.
Kailash Sahu del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore, EEUU, el investigador principal del Hubble para esta última observación, utilizó por primera vez microlentes en 2017 para medir la masa de otra enana blanca, Stein 2051 B. Pero esta estrella enana está en un sistema binario planetario muy separado.
«Nuestras últimas observaciones proporcionan un nuevo punto de referencia porque LAWD 37 es completamente independiente»
dijo Sahu.
LAWD 37, el remanente colapsado de una estrella que se quemó hace mil millones de años, se ha estudiado ampliamente porque se encuentra a solo 15 años luz de distancia en la constelación de Musca.
«Debido a que esta enana blanca está relativamente cerca de nosotros, tenemos muchos datos al respecto, tenemos información sobre su espectro, pero la pieza faltante del rompecabezas es la medida de su masa»
señaló McGill
La misión Gaia de la ESA rastreó la enana blanca LAWD 37 gracias a su medición precisa de casi dos mil millones de posiciones por estrella. Muchas mediciones de esta misión permitieron al equipo seguir el movimiento de una estrella. Debido a estos datos, los astrónomos pudieron identificar el paso de LAWD 37 frente a una estrella de fondo en noviembre de 2019.
Una vez que se supo esto, el Hubble se usó durante varios años para medir con precisión cómo la posición aparente de la estrella de fondo en el cielo se desviaba temporalmente durante un sobrevuelo de una enana blanca.
«Estos eventos son raros, y los efectos son pequeños. Por ejemplo, el tamaño de nuestro desplazamiento medido es como medir la longitud de un automóvil en la Luna visto desde la Tierra».
afirmó McGill.
Debido a que la luz de la estrella de fondo es tan débil, el principal desafío para los astrónomos es extraer la imagen de la luz emitida por la estrella enana blanca, que es 400 veces más brillante que la estrella de fondo. Solo el Hubble puede hacer este tipo de observaciones de alto contraste en luz visible.
«Incluso cuando se ha identificado un evento de uno en un millón, sigue siendo extremadamente difícil hacer estas mediciones»
dijo Leigh Smith, de la Universidad de Cambridge.
«El resplandor de la enana blanca puede causar rayas en direcciones impredecibles, lo que significa que tuvimos que analizar cada una de las observaciones del Hubble con mucho cuidado, y sus limitaciones, para modelar el evento y estimar la masa de LAWD 37.»
continuó Smith
«La precisión de la medición de masa de LAWD 37 nos permite probar la relación masa-radio para las enanas blancas»
dijo McGill
«Esto significa probar la teoría de la materia degenerada (un gas tan súper comprimido bajo la gravedad que se comporta más como materia sólida) bajo las condiciones extremas dentro de esta estrella muerta»
agregó McGill
Los investigadores dicen que sus hallazgos abren la puerta a predecir eventos futuros con datos de Gaia. Además del Hubble, estos arreglos ahora se pueden detectar con el telescopio espacial James Webb de la NASA/ESA/CSA. Debido a que Webb opera en longitudes de onda infrarrojas, la luz azul de la enana blanca delantera parece más tenue en el infrarrojo y la estrella trasera parece más brillante.
Basado en los poderes predictivos de Gaia, Sahu, junto con Webb, están observando otra enana blanca, LAWD 66. La primera observación se realizó en 2022. Se realizarán más observaciones a medida que la desviación alcance su punto máximo en 2024 y luego disminuya.
«Gaia realmente ha cambiado el juego: es emocionante poder usar los datos de Gaia para predecir cuándo sucederán los eventos y luego observarlos»
dijo McGill
«Queremos continuar midiendo el efecto de microlente gravitacional y obtener mediciones de masa para muchos más tipos de estrellas».
continuó McGill
En su teoría de la relatividad general de 1915, Einstein predijo que cuando un objeto masivo y compacto pasa frente a una estrella de fondo, la luz de la estrella se refracta alrededor del objeto de primer plano por su campo gravitatorio debido a la curvatura del espacio.
Exactamente un siglo antes de esta última observación del Hubble, en 1919, dos expediciones británicas en el hemisferio sur detectaron por primera vez este efecto de lente durante un eclipse solar el 19 de mayo. Ha sido aclamado como la primera prueba experimental de la relatividad general: que la gravedad deforma espacio. Sin embargo, Einstein se mostró pesimista sobre la detección del efecto en estrellas fuera de nuestro sistema solar debido a la precisión requerida.
«Nuestra medición es 625 veces más pequeña que el efecto medido en el eclipse solar de 1919»
finalizó McGill.
