Una diminuta y pesada enana blanca descubierta viviendo al límite

Los astrónomos han descubierto la enana blanca más pequeña y masiva jamás vista, resultado de la fusión previa de otras dos enanas blancas de menor masa en un sistema binario.

Esta ceniza humeante es pesada, "comprimiendo una masa mayor que la de nuestro Sol en un cuerpo del tamaño de nuestra Luna", asegura Ilaria Caiazzo, investigadora asociada postdoctoral en Astrofísica Teórica en Caltech y autora principal del nuevo estudio que aparece en la revista Nature.

"Puede parecer contradictorio, pero las enanas blancas más pequeñas resultan ser más masivas. Esto se debe al hecho de que las enanas blancas carecen de la combustión nuclear que mantiene a las estrellas normales contra su propia gravedad, y su tamaño está regulado por la mecánica cuántica", añade en un comunicado.

El descubrimiento fue realizado por el Zwicky Transient Facility, o ZTF, que opera en el Observatorio Palomar de Caltech; dos telescopios en Hawai --el W.M. Keck y el Pan-STARSS-- ayudaron a caracterizar la estrella muerta, junto con el telescopio Hale de 200 pulgadas en el Observatorio Palomar, el observatorio espacial europeo Gaia y el Observatorio Swift Neil Gehrels de la NASA.

Las enanas blancas son los restos colapsados de estrellas que alguna vez fueron unas ocho veces la masa de nuestro Sol o más ligeras. Nuestro Sol, por ejemplo, después de que se infle por primera vez hasta convertirse en una gigante roja en aproximadamente 5 mil millones de años, finalmente se desprenderá de sus capas externas y se encogerá hasta convertirse en una enana blanca compacta. Alrededor del 97 por ciento de todas las estrellas se convierten en enanas blancas.

Si bien nuestro Sol está solo en el espacio sin un compañero estelar, muchas estrellas orbitan entre sí en pares. Las estrellas envejecen juntas, y si ambas tienen menos de ocho masas solares, ambas evolucionarán a enanas blancas.

El nuevo descubrimiento proporciona un ejemplo de lo que puede suceder después de esta fase. El par de enanas blancas, que giran en espiral entre sí, pierden energía en forma de ondas gravitacionales y finalmente se fusionan. Si las estrellas muertas son lo suficientemente masivas, explotan en lo que se llama una supernova de tipo Ia. Pero si están por debajo de un cierto umbral de masa, se combinan en una nueva enana blanca que es más pesada que cualquiera de las estrellas progenitoras. Este proceso de fusión aumenta el campo magnético de esa estrella y acelera su rotación en comparación con la de los progenitores.

Ilustración de la enana blanca ZTF J1901 + 1458, la enana blanca más pequeña y masiva jamás vista/ Crédito: Giuseppe Parisi

Los astrónomos dicen que la pequeña enana blanca recién descubierta, llamada ZTF J1901 + 1458, tomó la última ruta de evolución; sus progenitores se fusionaron y produjeron una enana blanca de 1,35 veces la masa de nuestro Sol. La enana blanca tiene un campo magnético extremo casi mil millones de veces más fuerte que el de nuestro Sol y gira sobre su eje a un ritmo frenético de una revolución cada siete minutos (la enana blanca más rápida conocida, llamada EPIC 228939929, gira cada 5,3 minutos).

"Atrapamos este objeto muy interesante que no era lo suficientemente masivo como para explotar", explica Caiazzo. "Realmente estamos probando lo masiva que puede llegar a ser una enana blanca".

Es más, Caiazzo y sus colaboradores piensan que la enana blanca fusionada puede ser lo suficientemente masiva como para evolucionar a una estrella muerta rica en neutrones, o estrella de neutrones, que normalmente se forma cuando una estrella mucho más masiva que nuestro Sol explota en una supernova.

"Esto es muy especulativo, pero es posible que la enana blanca sea lo suficientemente masiva como para colapsar aún más en una estrella de neutrones", dice Caiazzo. "Es tan masivo y denso que, en su núcleo, los electrones están siendo capturados por protones en los núcleos para formar neutrones. Debido a que la presión de los electrones empuja contra la fuerza de la gravedad, manteniendo la estrella intacta, el núcleo colapsa cuando un número suficientemente grande de electrones se eliminan".

Si esta hipótesis de formación de estrellas de neutrones es correcta, puede significar que una parte significativa de otras estrellas de neutrones toman forma de esta manera. La proximidad del objeto recién descubierto (a unos 130 años luz de distancia) y su corta edad (unos 100 millones de años o menos) indican que objetos similares pueden ocurrir con más frecuencia en nuestra galaxia.