Un raro sistema estelar fue encontrado en nuestra Vía Láctea, pero está condenado a terminar en una explosión masiva.
El sistema estelar, que parece un molinillo cósmico, está situado a 8000 años luz de la Tierra. Pero es tan raro que los astrónomos nunca esperaron encontrar un sistema estelar como este en nuestra galaxia.
Se conoce como sistema estelar Wolf-Rayet. Solamente algunas estrellas masivas evolucionan en Wolf-Rayets a medida que se acercan al final de sus vidas. Esta etapa dura unos pocos cientos de miles de años, pero en la vida de una estrella, eso es muy corto, dijeron los astrónomos.
Tan solo una de cada cien millones de estrellas son lo suficientemente grandes como para ser Wolf-Rayets. Y un par binario de dos estrellas como este es aún más raro, que es lo que los astrónomos descubrieron por primera vez cuando encontraron el sistema en 2018.
Dentro de este sistema hay dos estrellas masivas que se orbitan entre sí, así como una única estrella compañera unida a ellas por la gravedad. La estrella compañera es también probablemente una estrella Wolf-Rayet que está desprendiendo gas, ayudando a crear la intrincada forma de la nube de polvo.
Cada una de las dos estrellas tiene entre 10 y 15 veces más masa que nuestro sol, y ambas son más de 100,000 veces más luminosas. Y comparadas con la temperatura de la superficie del sol, que es de unos 9941 grados Fahrenheit, estas estrellas alcanzan un calor abrasador de 45,032 grados Fahrenheit o más.
Los investigadores nombraron al sistema Apep en honor al serpentino dios egipcio del caos. El sistema estelar se detalló por primera vez en un estudio publicado en noviembre de 2018 en la revista Nature.
Ahora, los astrónomos han aprendido más sobre esta rara gema, incluyendo que las estrellas masivas completan una órbita entre sí aproximadamente cada 125 años terrestres, y a una distancia comparable al tamaño de nuestro sistema solar.
Las dos estrellas liberan enormes cantidades de polvo de carbono, que se arremolina en los fuertes vientos estelares creados por las estrellas. Las estrellas orbitan una alrededor de la otra, causando que el polvo parezca una cola oscura y brillante.
Esta pluma espiral es una de las pocas que se han descubierto, según los investigadores. Pensaron que el nombre de Apep era apropiado porque la pluma de polvo parecía una serpiente luchando contra la estrella central.
Estas estrellas calientes e increíblemente brillantes son hermosas pero están condenadas. El siguiente paso suele ser una explosión de supernova que resulta en que la estrella se convierta en un agujero negro.
«Aparte de la impresionante imagen, lo más notable de este sistema estelar es la forma en que la expansión de su hermosa espiral de polvo nos dejó totalmente perplejos», dijo Yinuo Han, autor principal del estudio, en una declaración. Han es un estudiante con honores en la Escuela de Física de la Universidad de Sydney en Australia. «El polvo parece tener una mente propia, flotando mucho más lento que los vientos estelares extremos que deberían impulsarlo».
Han escribió el estudio mientras estaba aislado debido a la pandemia. El estudio se publicó en la revista Avisos Mensuales de la Real Sociedad Astronómica el domingo.
Estudiando un sistema estelar condenado
Los investigadores pudieron utilizar las capacidades de imagen de alta resolución del Gran Telescopio del Observatorio Europeo Austral en Chile para estudiar el sistema y analizar el proceso que creó la espiral.
«El aumento requerido para producir la imagen fue como ver un garbanzo en una mesa a 50 kilómetros de distancia», dijo Han.
Los astrónomos fueron capaces de crear un modelo que se ajustaba a la estructura de la espiral en el sistema estelar, lo que les permitió entender las fuerzas extremas que la crearon.
Sin embargo, la espiral de polvo se está expandiendo a una velocidad cuatro veces menor que la de los vientos estelares—lo que difiere de otros descubrimientos de Wolf-Rayets en el pasado.
«Las velocidades de los vientos estelares producidos son simplemente alucinantes», dijo Han. «Están girando sobre las estrellas a unos 12 millones de kilómetros por hora; eso es un 1 por ciento de la velocidad de la luz». Eso es también 100,000 veces más rápido que los huracanes de la Tierra.
«Sin embargo, el polvo que está siendo producido por este sistema se está expandiendo mucho más lentamente, a un cuarto de la velocidad del viento estelar», dijo Han.
La rápida rotación de las estrellas es probablemente responsable de esto, enviando vientos estelares en diferentes direcciones y a diferentes velocidades.
«La expansión del polvo que estamos midiendo es impulsada por vientos más lentos lanzados cerca del ecuador de la estrella», dijo.
Esto indica, según los investigadores, que Apep podría crear un estallido de rayos gamma cuando explota.
«Son bombas de tiempo», dijo Peter Tuthill en una declaración, coautor del estudio y profesor de la Universidad de Sydney. «Además de exhibir todo el comportamiento extremo habitual de Wolf-Rayets, la estrella principal de Apep parece estar rotando rápidamente. Esto significa que podría tener todos los ingredientes para detonar un largo estallido de rayos gamma cuando se convierta en supernova».
Eso nunca antes se había observado en la Vía Láctea, dijeron los investigadores.
Los estallidos de rayos gamma son algunos de los eventos más energéticos que ocurren en el universo. Por suerte, ésta no impactará en la Tierra gracias al eje de rotación del sistema estelar—pero si lo hiciera, la explosión podría despojar a la capa de ozono de la Tierra y exponer nuestro planeta a toda la radiación ultravioleta que sale del sol.
«Ha habido un aumento en la investigación sobre los sistemas estelares de Wolf-Rayet: estos son realmente los pavo reales del mundo estelar», dijo Joe Callingham en una declaración, coautor del estudio y estudiante de postdoctorado en la Universidad de Leiden en los Países Bajos. «Los descubrimientos sobre estos elegantes y bellos objetos, pero potencialmente peligrosos, están causando un verdadero interés en la astronomía».
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