10 de noviembre de 2019
10.11.2019

El club de las estrellas muertas

10.11.2019 | 01:38
Impresión artística de una binaria de rayos-X ultra-compacta.

La binarias de rayos-X ya son unas viejas conocidas en esta Gaveta de Astrofísica. Son sistemas en los que un agujero negro o una estrella de neutrones, los objetos más compactos y densos del Universo, devoran las capas externas de una pobre estrella vecina a través de un disco de acreción que brilla en rayos-X.

Hay un pequeño club de binarias de rayos-X muy selecto. Solo pueden pertenecer a él aquellos sistemas que tienen un periodo orbital muy corto. Aquellos sistemas que tardan en dar una vuelta uno alrededor del otro menos de una hora. Para lograr tal proeza los dos objetos tienen que estar súper cerca. Lo podemos ver en nuestro Sistema Solar. Mercurio, que es el planeta más cercano al Sol, tarda unos 88 días en dar una vuelta alrededor de este. Neptuno, el más lejano, tarda en torno a 165 años. Con esto en mente, podemos llegar a la conclusión de que nuestra exclusiva familia, con periodos orbitales en escalas de tiempo de minutos, tienen que ser sistemas extremadamente "apretujados". Son binarias de rayos-X ultra-compactas. La distancia entre los dos astros es tan pequeña que una estrella normal no cabría. Por lo tanto, en estos casos la estrella vecina de nuestro objeto compacto tiene que ser muy pequeña. Enana. ¡Una enana blanca!

Para aquellos que no tengan el placer de conocerlas, permítanme una breve presentación. Las enanas blancas son, al igual que las estrellas de neutrones y agujeros negros, el corazón inerte que ha dejado una estrella al morir. Pero en este caso son los "cadáveres" de estrellas normalitas, estilo nuestro Sol, estrellas que no son muy masivas. Estos cuerpos inertes están compuestos mayormente de helio, carbono y también oxígeno. No son tan densos como sus parientes, las estrellas de neutrones y agujeros negros, pero no se quedan muy atrás. Tienen una masa similar a la del Sol y un tamaño similar al de la Tierra.

Pues si ya eran interesantes las binarias de rayos-X, qué os voy a contar ahora. Tenemos sistemas todavía más exóticos si cabe. Ahora no solo tenemos un objeto compacto. ¡Ahora tenemos dos! Las ultra-compactas nos brindan oportunidades únicas para investigar y aprender en varios campos. Por ejemplo, podemos estudiar la física de acreción en entornos pobres en hidrógeno, ya que en estos sistemas el material que ha sido donado por la vecina enana blanca es muy rico en helio, carbono y oxígeno. Además, estos sistemas representan un eslabón clave para entender cómo evolucionan los sistemas binarios, ya que no es nada fácil juntar tanto dos objetos compactos. Y, por supuesto, no íbamos a dejar fuera a las ondas gravitatorias. Los actuales experimentos LIGO y VIRGO han detectados coaliciones de sistemas formados por pares de agujeros negros y estrellas de neutrones. Nuestros sistemas, formados asimismo por dos objetos compactos, son también fuentes de ondas gravitatorias, pero estas son emitidas de una forma continuada y con una menor frecuencia. Estas ondas gravitatorias serán detectadas con la futura misión espacial LISA, que esperamos que vuele allá por el año 2030.

Pero hay un problemilla. El club de sistemas ultra-compactos es bastante selecto. Demasiado. Según los modelos, en nuestra Galaxia se estima que hay unos 10 millones de estos sistemas y sin embargo hoy en día conocemos tan solo quince. Está claro que estamos hablando de unos sujetos muy esquivos. Pero no es de extrañar. Si pensamos con detenimiento, estamos hablando de sistemas formados por una estrella de neutrones, una esfera del tamaño de La Gomera, y una enana blanca del tamaño de nuestro planeta, que están extremadamente lejos. Son, por lo tanto, astros muy débiles en el cielo y bastante complicados de detectar. Y aquellos que detectamos son difíciles de desenmascarar. 

Medir periodos orbitales es siempre una tarea complicada, pero para sistemas tan tenues como nuestros amigos, aún más. Podemos medir el periodo orbital si el sistema es eclipsante, esto es, cuando una de las componentes pasa por delante de la otra. También lo podemos medir si el objeto que engulle es una estrella de neutrones que emite pulsos cual faro costero. Midiendo retrasos en estas señales tenemos información de su órbita y cuánto tarda en recorrerla. Lo que pasa es que no siempre se dan estas circunstancias, por lo que tenemos que buscar estrategias alternativas para encontrar más de estos amigos escurridizos. Tenemos pues que seguir las pistas que tenemos. ¿Qué sabemos de ellos? Sabemos que son sistemas que están apretujados. Tienen un disco de acreción pequeño. ¿Qué más? Sabemos, como ya hemos visto, que la estrella que alimenta al sistema no es una estrella normal, como en las otras binarias de rayos-X. En este caso es una enana blanca.

Con estas pistas en mente me dedico a la búsqueda y captura de estas escurridizas fuentes. Para mi meta utilizo las armas más poderosas a mi alcance. Telescopios tan poderosos como XMM-Newton, en rayos-X, o el Gran Telescopio Canarias, en la banda del visible, son los mejores aliados para emprender esta misión. Primero selecciono las mejores candidatas a formar parte del selecto club. Aquellas binarias de rayos-X con muy poca luminosidad en rayos-X, tal y como se esperaría para un disco de acreción que es muy pequeño. En un segundo paso, busco huellas en sus espectros que me den información de la composición química del material que es engullido. En líneas generales se podría resumir en lo siguiente: si detecto hidrógeno, no es una enana blanca. ¡Fuera! No eres parte del club ultra-compacto. Si no hay hidrógeno, las posibilidades son buenas. Si se detecta oxígeno, carbono: bienvenida señora, aquí tiene usted su carnet de socia. Por ahora he captado a dos nuevos miembros y esto solo acaba de empezar.

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