Los astrónomos han descubierto una estrella enana blanca con un tono inusualmente azul que tiene dos «caras» distintas: una que contiene hidrógeno y la otra cara que es helio, según nueva hoja Publicado en la revista Nature. Naturalmente, la llamaban la estrella. doble caraen honor al dios romano de dos caras de la dualidad y la transmigración.

Como se mencionó anteriormente, una enana blanca es esencialmente el núcleo ardiente de una estrella muerta. Una de las primeras estrellas enanas blancas descubiertas, denominada 40 Eridani b, con una densidad de más de 25.000 veces la del Sol, empaquetado en un volumen mucho más pequeño (aproximadamente del tamaño de la Tierra), una deducción observacional que los astrónomos inicialmente consideraron imposible. La segunda enana blanca, Sirius b, orbita la estrella. Sirio), fue descubierto poco después y parecía increíblemente denso (alrededor de 200.000 veces la densidad de la Tierra).

Esta intensa densidad surge del inusual mecanismo detrás de la presión interna de la estrella para evitar que colapse bajo la influencia de la gravedad. Las estrellas regulares dependen de la energía liberada por la fusión nuclear, pero la fusión se detuvo en las enanas blancas. Entonces, la gravedad comprimió toda la materia de la estrella hacia adentro con tanta fuerza que sus electrones se colisionaron, formando «Decaer de electronesEsto sucede debido a la mecánica cuántica, en particular principio de exclusión de Pauli, que establece que solo dos electrones pueden estar en el mismo nivel de energía. Los gases normales no violan este principio porque hay suficiente espacio entre los electrones para evitar que se llenen todos los niveles de energía en los átomos. Pero en un gas degenerado, los electrones Hacer Todos los niveles de energía se llenan y esto provoca una fuerza de presión externa para detener el colapso de la estrella.

Cuanta más masa tenga una enana blanca, más pequeña será porque debe crear suficiente presión interna para soportar toda esa masa. Debido a que la gravedad de la superficie de la estrella es 100.000 veces mayor que la de la Tierra, los átomos más pesados ​​se hunden en su atmósfera, dejando átomos más livianos en la superficie. Por lo tanto, la atmósfera de una enana blanca suele estar compuesta de hidrógeno puro o helio puro.

Es por eso que este último descubrimiento de una enana blanca es tan intrigante. La astrónoma Ilaria Caiazzo, investigadora postdoctoral en Caltech, vio a Janus (oficialmente designado ZTF J203349.8+322901.1) mientras usaba Instalación de tránsito de Zwicky (ZTF) para buscar enanas blancas altamente magnetizadas. El ZTF es una cámara robótica conectada al Telescopio Samuel Oschin de 70 años en Observatorio Palomar en el condado de San Diego. El ZTF realiza estudios automatizados del cielo nocturno en busca de objetos que explotan o varían en brillo: supernovas, estrellas que son golpeadas por agujeros negros, asteroides y cometas, por ejemplo. Escanea todo el cielo durante tres noches y el plano visible de la galaxia dos veces cada noche.

Las observaciones de seguimiento con el instrumento CHIMERA en Palomar y el Gran Telescopio Canarias de España revelaron que Janus gira sobre su eje aproximadamente cada 15 minutos. Pero fueron los datos de observación obtenidos del Observatorio WM Keck en Hawai los que revelaron el espectro inusual de la estrella, es decir, su firma química distintiva: un lado es hidrógeno, el otro es helio. Kiazuo y sus colegas creen que puede tratarse de una enana blanca atrapada en medio de una rara transición de hidrógeno a una superficie dominada por helio.

Pero esto no explica por qué un lado viaja más rápido que el otro. Actualmente, los astrónomos tienen dos hipótesis para explicar este extraño fenómeno, y ambas están relacionadas con los campos magnéticos. Uno plantea la hipótesis de que los campos magnéticos de Janus podrían ser asimétricos. «Los campos magnéticos pueden evitar la mezcla de materiales», Caiazzo dijo. «Entonces, si el campo magnético es más fuerte en un lado, ese lado tendrá menos mezcla y, por lo tanto, más hidrógeno». Quizás el lado de helio de Jano parece tan burbujeante porque la convección ha eliminado la fina capa de hidrógeno de la superficie, revelando helio debajo.

La otra es que los campos magnéticos de la estrella pueden alterar la presión y la densidad de los gases atmosféricos. «Los campos magnéticos pueden reducir la presión del gas en la atmósfera, y esto puede permitir que se formen océanos de hidrógeno donde los campos magnéticos son más fuertes». dijo el coautor James Fuller, un astrofísico teórico de Caltech. «No sabemos cuál de estas teorías es correcta, pero no podemos pensar en ninguna otra forma de explicar los aspectos asimétricos sin campos magnéticos».

El siguiente paso es localizar más estrellas enanas blancas de dos caras, lo que debería ser más fácil de lograr cuando el Observatorio Vera C. Rubin entre en funcionamiento, junto con el Sloan Digital Fifth Sky Survey. Los astrónomos ya han observado diferencias espectrales menos extremas en otra enana blanca (GD 323). Los autores concluyen que «Janus puede, por lo tanto, no ser un caso aislado, sino el miembro más llamativo de la clase de enanas blancas de dos caras».

DOI: Naturaleza, 2023. 10.1038 / s41586-023-06171-9 (sobre los DOI).

Imagen de listado por K. Miller/Caltech/IPAC