Esta estrella enana blanca tiene dos «caras»: el Ars Technica

Los astrónomos han descubierto una inusual estrella enana blanca teñida de azul con dos «caras» distintas: hidrógeno en un lado y helio en el otro. Nuevo papel Publicado en la revista Nature. Naturalmente, apodaron a la estrella. JanoUn dios romano de dos caras de dualidad y cambio.

Como se informó anteriormente, una enana blanca es el núcleo quemado de una estrella muerta. Apodada una de las primeras estrellas enanas blancas en ser descubierta 40 Eridani b, tenía una densidad de más de 25.000 veces la del Sol, empaquetado en un volumen muy pequeño (aproximadamente del tamaño de la Tierra), una reducción observacional que los astrónomos inicialmente pensaron que era imposible. Una segunda enana blanca, Sirius B (orbita alrededor de la estrella Grave), pronto fue descubierto y parecía ser increíblemente denso (alrededor de 200.000 veces más denso que la Tierra).

Esa densidad extrema surge del mecanismo inusual detrás de la presión interna de la estrella para evitar que colapse bajo la gravedad. Las estrellas convencionales dependen de la energía liberada a través de la fusión nuclear, pero la fusión se ha detenido en las enanas blancas. Entonces, la gravedad aprieta todo el material de la estrella hacia adentro con tanta fuerza que sus electrones se «aplastan».Materia degenerada de electronesEsto sucede debido a la mecánica cuántica, en particular Política de exclusión de Bali, solo pueden existir dos electrones en el mismo nivel de energía. Los gases normales no violan este principio porque hay suficiente espacio entre los electrones para llenar todos los niveles de energía en los átomos. Pero en un gas degenerado, los electrones Hacer Llena todos los niveles de energía, lo que resulta en una fuerza de presión hacia el exterior para evitar el colapso de la estrella.

Cuanta más masa tiene una enana blanca, más pequeña se vuelve porque debe generar suficiente presión interna para soportar toda esa masa. Y como la gravedad de la superficie de la estrella es 100.000 veces mayor que la de la Tierra, los átomos más pesados ​​de su atmósfera se hunden, dejando átomos más ligeros en la superficie. Por lo tanto, las atmósferas de las enanas blancas suelen estar compuestas de hidrógeno puro o helio puro.

Es por eso que este último descubrimiento de una enana blanca es tan interesante. Ilaria Giazzo, astrónoma postdoctoral en Caltech, vio por primera vez a Janus (designado oficialmente como ZTF J203349.8+322901.1) mientras usaba Swiggy es una instalación estática (ZTF) para detectar enanas blancas altamente magnetizadas. ZTF es una cámara robótica conectada al telescopio de Samuel Oshin, de 70 años. Laboratorio Palomar En el condado de San Diego. ZTF realiza estudios robóticos del cielo nocturno en busca de objetos que explotan o varían en brillo: supernovas, estrellas, agujeros negros y asteroides y cometas, por ejemplo. Escanea todo el cielo durante tres noches y el plano visible de la constelación dos veces cada noche.

Las observaciones de seguimiento realizadas por el instrumento CHIMERA en Palomar y el Gran Telescopio Canarias de España revelaron que Janus gira sobre su eje cada 15 minutos. Pero fueron los datos de observación recopilados del Observatorio WM Keck en Hawái los que revelaron el espectro inusual de la estrella, su huella química única: hidrógeno en un lado, helio en el otro. Giazzo y sus coautores creen que puede ser una enana blanca atrapada en medio de una rara transición de una superficie dominada por hidrógeno a una dominada por helio.

Sin embargo, esto no explica por qué un lado cambia más rápido que el otro. Actualmente, los astrónomos tienen dos hipótesis para explicar este extraño fenómeno, ambas relacionadas con los campos magnéticos. Uno sugiere que los campos magnéticos de Janus pueden ser asimétricos. «Los campos magnéticos pueden evitar que los materiales se mezclen», Giazzo dijo. «Entonces, si el campo magnético es más fuerte en un lado, ese lado estará menos mezclado y tendrá más hidrógeno». Quizás el lado de helio de Janus parece más burbujeante porque la convección elimina la fina capa de hidrógeno de la superficie, dejando al descubierto el helio que se encuentra debajo.

Otra es que los campos magnéticos de la estrella cambian la presión y la densidad de los gases atmosféricos. «Los campos magnéticos conducen a presiones de gas más bajas en la atmósfera, y esto puede permitir que se forme un ‘mar’ 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 lados asimétricos sin campos magnéticos».

El siguiente paso es encontrar más estrellas enanas blancas bifaciales con el quinto Sloan Digital Sky Survey, Vera c. Eso es fácil de lograr cuando Rubin Labs se pone en línea. Los astrónomos ya han observado variaciones espectrales menos intensas en otra enana blanca (GD 323). «Janus no es un caso aislado, pero puede ser el miembro más significativo de la clase de enanas blancas de dos caras», concluyeron los autores.

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

k Catálogo Miller/Caltech/IPAC Fig.