AR Scorpii: Una dansa còsmica precisa com un rellotge

[Inclou vídeos] Una sola cullerada de la matèria que compon a una estrella nana blanca pesaria tant com un elefant a la Terra

En aquesta singular estrella doble, una estrella nana blanca, que gira sobre si mateixa a una gran velocitat, impulsa electrons fins a gairebé la velocitat de la llum. Aquestes partícules d'alta energia deixen anar ràfegues de radiació que fuetegen a la companya, una estrella nana vermella (a l'esquerra), i fan que tot el sistema polsi de manera dramàtica cada 1,97 minuts amb radiació que va des de l'ultraviolat fins a les ones de ràdio. (M.Garlick / University of Warwick / ESO)
En aquesta singular estrella doble, una estrella nana blanca, que gira sobre si mateixa a una gran velocitat, impulsa electrons fins a gairebé la velocitat de la llum. Aquestes partícules d’alta energia deixen anar ràfegues de radiació que fuetegen a la companya, una estrella nana vermella (a l’esquerra), i fan que tot el sistema polsi de manera dramàtica cada 1,97 minuts amb radiació que va des de l’ultraviolat fins a les ones de ràdio. (M.Garlick / University of Warwick / ESO)

Utilitzant el telescopi  VLT (Very Large Telescope) de l’European Southern Observatory (ESO), juntament amb altres telescopis situats tant a la terra com a l’espai, un equip d’astrònoms ha descobert un nou tipus d’estrella binària. En el sistema AR Scorpii, una estrella nana blanca, que gira sobre si mateixa a gran velocitat, impulsa electrons fins a gairebé la velocitat de la llum. Aquestes partícules d’alta energia deixen anar ràfegues de radiació que fueteja a la companya, una estrella nana vermella, i fan que tot el sistema polsi de manera dramàtica cada 1,97 minuts, amb radiació que va des de l’ultraviolat fins a les ones de ràdio. La investigació es va publicar a la revista Nature el 28 de juliol del 2016.

Al maig del 2015, un equip d’astrònoms aficionats procedents d’Alemanya, Bèlgica i Regne Unit, es va fixar en un sistema estel·lar que presentava comportaments diferents de tot el que havien vist fins llavors. Gràcies a una sèrie d’observacions de seguiment dirigides per la Universitat de Warwick (Califòrnia, EEUU), i a la utilització de multitud detelescopis en terra i en l’espai (1), s’ha descobert la veritable naturalesa d’aquest sistema que, prèviament, havia estat mal identificat.

El sistema estel·lar AR Scorpii (AR Sco per abreujar), es troba a la constel·lació d’Escorpí, a 380 anys llum de la Terra. Es compon d’una nana blanca de gir ràpid (2), de la mida de la Terra, però amb 200.000 vegades més massa, i d’una companya nana vermella freda amb un terç de la massa del Sol (3), i ambdues s’orbiten mútuament cada 3,6 hores en una dansa còsmica tan regular com un rellotge.

Aquest singular sistema estel·lar binari mostra un comportament salvatge. Altament magnètica, i amb una ràpida rotació, la nana blanca d’AR Sco accelera electrons fins a gairebé la velocitat de la llum. En el seu camí a través de l’espai, aquestes partícules d’alta energia alliberen radiació en forma de feix (semblant al dels fars) que assota la cara de la freda estrella nana vermella, causant que el sistema sencer brilli i s’atenuï dramàticament cada 1, 97 minuts. Aquests potents polsos inclouen radiació en freqüències de ràdio, cosa que mai abans s’havia detectat en un sistema estel·lar amb una nana blanca.

L’investigador responsable del projecte, Tom Marsh, del Grup d’Astrofísica de la Universitat de Warwick, afirma: “AR Scorpii va ser descobert fa més de 40 anys, però la seva veritable naturalesa no ha estat revelada fins que vam començar a observar en l’any 2015. Ens vam adonar que estàvem veient una cosa extraordinària pocs minuts després de començar les observacions”.

Les propietats observades en AR Sco són úniques. També són misterioses. La radiació en una àmplia gamma de freqüències és indicativa de l’emissió d’electrons accelerats en els camps magnètics, la qual cosa pot explicar-se per la ràpida rotació de la nana blanca d’AR Sco. La font dels electrons, però, és un gran misteri, ja que no queda clar si està relacionada amb la nana blanca en si mateixa o amb la seva companya, més freda.

 

AR Scorpii va ser observada per primera vegada a principis de la dècada de 1970 i les fluctuacions regulars en la brillantor, que es donen cada 3,6 hores, van portar a classificar-la incorrectament com una solitària estrella variable (4). La veritable font de la lluminositat variable d’AR Scorpii va ser revelada gràcies als esforços combinats dels astrònoms aficionats i dels professionals. Ja s’havia observat amb anterioritat un comportament polsant similar, típic d’estrelles de neutrons (un dels objectes celestes més densos coneguts en l’univers) més que de nanes blanques.

Boris Gänsicke, coautor del nou estudi, també de la Universitat de Warwick, conclou: “Sabem de l’existència d’estrelles de neutrons polsants des de fa gairebé cinquanta anys, i algunes teories predeien que les nanes blanques podrien mostrar comportaments similars. És molt emocionant haver descobert un sistema d’aquest tipus i ha estat un fantàstic exemple de treball en equip entre astrònoms aficionats i acadèmics”.

(1) Les observacions d’aquesta investigació es van dur a terme amb: el VLT (Very Large Telescope) d’ESO, ubicat a Cerro Paranal (Xile); els telescopis William Herschel i Isaac Newton del Grup de Telescopis Isaac Newton , situats a l’illa espanyola de La Palma, a les Canàries; el conjunt Austràlia Telescope Compact Array, a l’Observatori de Paul Wild, a Narrabri (Austràlia); el Telescopi Espacial Hubble de la NASA / ESA; i el satèl·lit Swift de la NASA.

(2) Les nanes blanques es formen al final del cicle de vida d’estrelles amb masses de fins a prop de vuit vegades la massa del nostre Sol. Quan s’acaba el procés de fusió d’hidrogen en el nucli d’una estrella, els canvis interns es reflecteixen a l’exterior a través d’una expansió espectacular que forma una geganta vermella, seguida d’una contracció acompanyada de l’expulsió al mitjà de les capes externes de l’estrella en forma de grans núvols de pols i gas. El que queda és una nana blanca de la grandària de la Terra però 200.000 vegades més densa. Una sola cullerada de la matèria que compon a una nana blanca pesaria tant com un elefant aquí a la Terra.

(3) Aquesta nana vermella és una estrella de tipus M. Les estrelles de tipus M són la classe més comuna en el sistema de classificació de Harvard, que utilitza només lletres per agrupar les estrelles segons les seves característiques espectrals. La famosa (i estranya) seqüència de lletres per recordar la classificació és la següent: OBAFGKM, i sovint es recorda amb l’mnemònica Oh Be A Fine Girl / Guy, Kiss Em (que es traduiria com “Oh, sigues un bon noi / una bona noia i fes-me un petó”).

(4) Una estrella variable és una estrella la lluentor de la qual fluctua vista des de la Terra. Les fluctuacions poden ser degudes al fet que les propietats intrínseques de l’estrella canvien. Per exemple, algunes estrelles s’expandeixen i es contrauen de forma notòria. També podria ser degut al fet que hi hagi un altre objecte eclipsant regularment a l’estrella. AR Scorpii va ser confós amb una estrella variable única, ja que dues estrelles orbitant-se també donen com a resultat fluctuacions regulars en la brillantor observat.

Aquest treball de recerca es va presentar en l’article científic “A ràdio pulsing white dwarf binary star“, de T. Marsh et. al., publicat a la revista Nature del 28 de juliol del 2016.

Anuncis

Deixa un comentari

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

Esteu comentant fent servir el compte WordPress.com. Log Out /  Canvia )

Google+ photo

Esteu comentant fent servir el compte Google+. Log Out /  Canvia )

Twitter picture

Esteu comentant fent servir el compte Twitter. Log Out /  Canvia )

Facebook photo

Esteu comentant fent servir el compte Facebook. Log Out /  Canvia )

w

S'està connectant a %s