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Dos estrellas en un sistema binario son completamente diferentes.  Eso es porque eran tres.

Dos estrellas en un sistema binario son completamente diferentes. Eso es porque eran tres.

Una hermosa nebulosa en el hemisferio sur con una estrella binaria en su centro parece romper nuestros modelos estándar de evolución estelar. Pero nuevos datos del Observatorio Europeo Austral (ESO) sugieren que alguna vez pudo haber habido tres estrellas, una de las cuales fue destruida en una colisión catastrófica.

A unos 3.800 años luz de distancia, en la constelación austral de Norma, se puede encontrar un objeto llamado Nebulosa del Huevo de Dragón (Número de catálogo NGC 6164). En el corazón de esta nebulosa hay una estrella doble conocida como HD 148937. Esta binaria es lo suficientemente brillante como para verla a través de binoculares y pequeños telescopios, pero lo suficientemente lejos como para que parezca una sola estrella. Ambas estrellas que forman este par son estrellas jóvenes gigantes azules, pero la nebulosa que las rodea es bastante inusual, razón por la cual los astrónomos las han estado estudiando durante mucho tiempo.

La Dra. Abigail Frost es astrónoma del Observatorio Europeo Austral (ESO) en Chile y ha estado cuidando este sistema durante los últimos nueve años.

“Cuando estaba leyendo los antecedentes, me sorprendió lo único que era este sistema”, dice. “Tener una nebulosa rodeando dos estrellas masivas es raro, y realmente nos hizo sentir como si algo genial hubiera sucedido en este sistema. Al observar los datos, se volvió aún más frío”.

Frost, al igual que otros astrónomos antes que ella, notó muchas características extrañas en la nebulosa. Obviamente, las estrellas jóvenes y calientes como ésta no suelen encontrarse en nebulosas, donde su intensa radiación tiende a dispersar el polvo y el gas circundantes de manera muy eficiente. Pero más allá de eso, la propia nebulosa tiene una composición inusual. Si esta nebulosa fuera los restos de la nube de gas que dio origen a estas estrellas, estaría compuesta casi en su totalidad por hidrógeno molecular. En cambio, contiene elementos más pesados ​​como oxígeno, nitrógeno y carbono. Las estrellas viejas crean estos elementos fusionando helio y luego los expulsan en las etapas finales de sus vidas. Pero ésta no puede ser la fuente de esta nebulosa, ya que las estrellas aún son jóvenes.

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Las propias estrellas tienen sus propios secretos. El mayor de los dos tiene un fuerte campo magnético. Los campos magnéticos se forman en estrellas como nuestro Sol cuando gira la gruesa capa central de plasma extremadamente caliente. Gran parte del calor del núcleo del Sol se transfiere a la superficie por convección: las burbujas de plasma caliente cerca del núcleo del Sol llegan a la superficie, donde se enfrían y luego se hunden nuevamente hasta el fondo. El plasma está cargado eléctricamente y toda esa carga en movimiento genera un campo magnético, en lo que los científicos llaman efecto dinamo.

Pero las estrellas verdaderamente masivas, como la de HD 148937, son tan masivas que el calor puede simplemente irradiarse desde el núcleo. Hay una distancia tan grande entre el núcleo y la superficie que el gradiente de temperatura es muy gradual. En ningún lugar del interior de la estrella hay una diferencia de temperatura lo suficientemente alta como para iniciar la convección, por lo que no hay flujo de material para generar un campo magnético. Sin embargo, la estrella tiene un campo magnético, lo que provoca la siguiente extrañeza: los magnetares experimentan un efecto de frenado, lo que hace que su rotación se ralentice gradualmente. Entonces, esta estrella, con su fuerte campo magnético que no debería tener, está girando rápidamente, lo que el campo magnético debería haber impedido.

Luchando contra los dragones de Ara (NGC 6188 y 6164) © Michael Sidonio

¡Pero esto no es todo! La estrella principal es al menos 1,5 millones de años más joven que su compañera. Según el Dr. Frost, esto no debería ser posible: “Después de un análisis detallado, podemos determinar que la estrella más masiva parece mucho más joven que su compañera, lo cual no tiene ningún sentido porque deberían haberse formado al mismo tiempo”.

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Si este sistema de estrellas y nebulosas no coincide con lo que predicen nuestros modelos de evolución estelar, ¿cómo explicamos todas estas anomalías?

“Creemos que este sistema tenía originalmente al menos tres estrellas; dos de ellas deben estar muy juntas en un punto de la órbita, mientras que la otra estrella está más lejos”, explica Hugues Sanna, profesor de la KU Leuven en Bélgica e investigador principal. Las observaciones. Mucho.” “Las dos estrellas internas se fusionaron violentamente, creando un magnetar y expulsando algo de material, creando la nebulosa. La estrella más externa formó una nueva órbita con la estrella recién fusionada que ahora era magnética, creando la binaria que vemos hoy en el centro de la nebulosa.

En otras palabras, el sistema era originalmente una estrella triple, no una estrella doble. Los sistemas de tríada tienden a ser bastante inestables y normalmente terminan con la expulsión de uno de sus miembros. Pero a veces la tercera estrella choca dramáticamente con una de sus compañeras. Nadie ha visto nunca una colisión estelar, pero los modelos informáticos predicen una serie de cosas, que es lo que vemos en NGC 6164. Una estrella es esencialmente una enorme nube de gas, tan grande y pesada que sus regiones centrales están comprimidas para enormes temperaturas y presiones. Por tanto, cuando dos estrellas chocan, estas masas de gas se fusionan de forma aleatoria. Las diferentes capas se mezclan, barriendo las cenizas nucleares (como helio, nitrógeno, carbono y oxígeno) desde el núcleo hasta la superficie. Gran parte del gas, incluidos los elementos más pesados, se expulsa para formar una nueva y enorme nebulosa. Lo que queda colapsará hacia adentro, convirtiéndose en una nueva estrella, con una rápida rotación correspondiente. Finalmente, la turbulencia de colisión genera y mantiene un fuerte campo magnético.

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Esta secuencia de eventos ha sido predicha desde hace mucho tiempo por los astrónomos que intentan modelar fusiones estelares, y los nueve años de trabajo del Dr. Frost podrían proporcionar evidencia para confirmar esta opinión. El gas rico en metales de NGC 6164, la apariencia joven de la estrella primaria, su rápida rotación y su fuerte campo magnético parecen confirmar que se trataba de un sistema de tres cuerpos que terminó en una colisión entre dos estrellas.

Lea el comunicado de prensa original en https://www.eso.org/public/news/eso2407/

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