Izquierda: Una estrella normal en un sistema binario coge gravitacionalmente materia de una estrella compañera envejecida aumentado a una gigante roja hinchada que se ha expandido a unos pocos cientos de veces su tamaño original. Derecha: Después de un par de cientos de millones de años, la estrella gigante roja se ha colapsado y se ha convertido en una enana blanca que brilla intensamente en longitudes de onda ultravioleta. La estrella compañera se ha hinchado con el hidrógeno desviada de la estrella gigante roja para convertirse en mucho más caliente, más brillante y más azul de lo que era anteriormente. Crédito: NASA / ESA, A. Feild (STScI)
En la Universidad de Texas la astrónoma Natalie Gosnell ha utilizado el Telescopio Espacial Hubble para comprender mejor por qué algunas estrellas no están evolucionando como se predijo. Son llamadas "rezagadas azules" y se ven más calientes y más azules de lo que deberían para su edad avanzada. Es casi como que estuvieran de alguna manera reforzadas para ser mucho más jóvenes de lo que realmente son.
Aunque las rezagadas azules se identificaron por primera vez hace 62 años, los astrónomos todavía tienen que solucionar su extraña apariencia. La explicación más popular entre varias teorías que compiten es que una vieja estrella derrama material sobre una estrella compañera más pequeña. La pequeña estrella aumenta en la masa para convertirse en más caliente y más azul, mientras que la compañero de envejecida colapsa y se convierte a una enana blanca.
Para probar esta teoría el equipo de Gosnell realizó un estudio del cúmulo estelar abierto NGC 188 que tiene 21 rezagadas azules. De ellos, se encontró que siete tenían compañeras enanas blancas, mediante la
identificación de su brillo ultravioleta que es detectable por el Hubble.
De las 14 restantes de las 21 rezagadas azules, otras siete muestran evidencia de la llamada transferencia de masa entre las estrellas de otras maneras. Gosnell dijo que cree que se trata de blancas mayores enanas azules rezagadas binarias, e indican dos tercios de las rezagadas azules que se forman a través de la transferencia de masa.
"Fue realmente genial", dice Gosnell. "Hasta ahora no había ninguna prueba observacional de concreto, sólo los resultados hipotéticos", dijo Gosnell.
"Es la primera vez que podemos poner límites a la fracción de las rezagadas azules formadas a través de la transferencia de masa."
Este descubrimiento arroja luz sobre los procesos físicos responsables del cambio de aspecto de un 25 por ciento de las estrellas evolucionadas. El trabajo de Gosnell, da luz y soluciona de cómo se comportan algunas estrellas envejecidas, que se publica en el último número de la revista Astrophysical Journal.
El problema salió a la luz porque en los últimos años, los astrónomos han sido capaces de hacer un estudio completo y preciso de las estrellas en una serie de cúmulos estelares abiertos, dijo Gosnell.
Desde el Observatorio McDonald astrónomo Natalie Gosnell y su equipo utilizaron el cúmulo estelar abierto NGC 188 como un laboratorio para estudiar la evolución estelar. Crédito: Digitized Sky Survey 2 (STScI / AURA, Palomar / Caltech, y UKSTU / AAO)
"Los cúmulos abiertos son en realidad el mejor laboratorio para el estudio de la evolución estelar", dijo Gosnell. "Tienen una población estelar simple." Las estrellas en una forma de clúster al mismo tiempo y con los mismos materiales, explicó.
Los estudios de población estelar revelaron que hasta una cuarta parte de las estrellas más viejas "no están evolucionando como pensamos", dijo Gosnell. Las estrellas que los astrónomos esperan convertirse en gigantes rojas (como Aldebarán, el ojo de Tauro, el toro) en lugar se convierten en "rezagadas azules", estrellas azules brillantes de forma inesperada con una serie de características extrañas.
Gosnell quiso averiguar qué pasó con ellas. Así que, junto con Bob Mathieu de la Universidad de Wisconsin-Madison y sus colaboradores, diseñó un estudio con la Cámara Avanzada del Telescopio Espacial Hubble para tratar de diferenciar entre tres teorías de cómo estas estrellas se convirtieron rezagadas azules.
Las teorías incluyen: colisiones entre estrellas del cúmulo (con restos de coalescencia para formar una rezagada azul), la fusión de dos de las estrellas en un sistema estelar triple, o la transferencia de masa entre dos estrellas en un par binario.
En un par binario de estrellas, la estrella más grande va a evolucionar más rápido, dijo Gosnell. Esa estrella se convierte en una gigante roja.
Una gigante roja está tan hinchada que las capas más externas de gas en su superficie únicamente se retienen tenuemente por la gravedad de la estrella. Pero pueden ser arrancadas por la gravedad de la estrella compañera. Se trata de la transferencia de masa.
A medida que el gas se desvía por la otra estrella, la gigante roja se queda con sólo su núcleo, lo que la convierte en una enana blanca. El inicialmente menos masiva que su pareja, pero ahora más pesada que una sola y se convierte en una rezagada azul.
El método de Gosnell está limitado por el hecho de que no va a detectar enanas blancas que se han enfriado lo suficiente porque su luz UV no es detectable por el Hubble, dijo. Eso significa que sólo las enanas blancas formadas en los últimos 250 millones de años (jóvenes, astronómicamente hablando) son detectables.
Saber más sobre cómo se forman estas estrellas es importante porque los astrónomos usan sus supuestos modelos de las poblaciones estelares de galaxias distantes (donde la luz de todas las estrellas se combina a la perfección). "No se puede ignorar el 25 por ciento de las estrellas evolucionadas" en esas galaxias, dijo Gosnell.
Tales modelos son importantes porque las galaxias lejanas son de muchos tipos diferentes para los estudios cosmológicos, dijo Gosnell, "los modelos estelares siempre tienen tiempo para mejorar."
"Ahora tenemos modelos de manera que se trata la transferencia de masa, las observaciones y la teoría a la vez", dijo Gosnell.
"Y podemos usar esto para informar en nuestra comprensión de las poblaciones estelares ", es decir, aquellas estrellas en galaxias tan lejanas que toda su luz se mezcla.
Gosnell planea seguir estudiando estas estrellas utilizando el telescopio Harlan J. Smith de 2,7-metros en el Observatorio McDonald y su espectrógrafo IGRINS para limitar el número de rezagadas azules que podrían formarse a través de fusiones en los sistemas triples.
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