Los astrónomos han encontrado un patrón misterioso de señales cósmicas repetidas en un par inusual de estrellas, proporcionando la evidencia más sólida hasta el momento sobre el origen de uno de los fenómenos más misteriosos de la astronomía.
El descubrimiento fue realizado por un equipo de investigación internacional dirigido por científicos de la Universidad de Sydney utilizando el radiotelescopio ASKAP de CSIRO. Sus hallazgos señalan el origen de una rara clase de objetos conocidos como transitorios de radio de período largo, misteriosas ráfagas de ondas de radio que han desconcertado a los astrónomos desde que fueron detectados por primera vez en unos pocos puntos de la Vía Láctea.
Se publican los resultados Naturaleza Astronomía.
El autor principal, Covey Rose, estudiante de doctorado en la Facultad de Física de Sydney y la Universidad CSIRO, dijo que el equipo finalmente pudo vincular una de estas misteriosas señales con un tipo específico de sistema estelar.
“Por primera vez hemos identificado la fuente de estas señales, confirmando que se trata de una ‘variable cataclísmica’ o una estrella enana blanca”, dijo el señor Rose.
“Los transitorios de radio de largo período han desconcertado a los astrónomos durante años”, afirmó el señor Rose. “Encontramos sólo una docena y su origen no estaba claro. Ahora hemos podido demostrar que el origen de uno de estos transitorios proviene de una enana blanca que extrae activamente material de una estrella compañera”.
Revelado un raro sistema de enanas blancas
El sistema recientemente identificado, conocido como ASKAP J1745-5051, consta de una enana blanca y una enana roja atrapadas en una órbita extremadamente cercana. Una enana blanca es el denso remanente de una estrella moribunda, aproximadamente del tamaño de la Tierra pero con una masa comparable a la del Sol. Su compañera es una estrella enana roja mucho más grande pero menos densa que contiene aproximadamente una décima parte de la masa del Sol.
Las dos estrellas se orbitan entre sí en sólo una hora.
Cuando la enana blanca extrae gas de su compañera, el material se calienta y emite rayos X. Al mismo tiempo, las interacciones entre el campo magnético de la estrella producen potentes ráfagas de radio. Juntas, estas emisiones se repiten en un ciclo regular cada 1,4 horas.
“Todas estas emisiones están ligadas al movimiento orbital del sistema”, dijo el señor Rose. “Pero, curiosamente, las señales de radio y rayos X no alcanzan su punto máximo al mismo tiempo, lo que nos dice que se están produciendo en diferentes regiones del sistema”.
Los investigadores descubrieron que las ondas de radio probablemente se producen cuando los campos magnéticos de la estrella chocan e interactúan con corrientes de materia cargada que fluyen hacia la enana blanca. Este proceso crea un foco sólido de radiación que atraviesa el espacio.
Resolviendo el misterio de los transitorios de radio de largo período
Cuando se descubrieron por primera vez los transitorios de radio de período largo, muchos astrónomos sospecharon que podrían ser estrellas de neutrones inusualmente lentas conocidas como púlsares. Sin embargo, los modelos existentes sugieren que las estrellas de neutrones que giran lentamente no podrían producir estas señales.
Nuevos hallazgos apoyan una interpretación diferente. Al menos algunos transitorios de radio de período largo se originan en sistemas estelares binarios que involucran enanas blancas.
“Algunos objetos similares han sido asociados con sistemas binarios antes, pero este es el primero en el que podemos ver tanto la estrella como el proceso de acreción en acción”, dijo el profesor Murphy, director de la Escuela de Física de la Universidad de Sydney e investigador principal del Centro de Excelencia ARC para el Descubrimiento de Ondas Gravitacionales (OzGrav).
El sistema es el segundo transitorio de radio de período largo conocido que produce rayos X regulares. Este es el primer caso en el que los científicos han confirmado exactamente qué causa el comportamiento periódico.
Una piedra rosetta cósmica
Los investigadores creen que ASKAP J1745-5051 podría convertirse en un importante objeto de referencia para comprender otros misteriosos transitorios de radio.
El sistema fue descubierto utilizando ASKAP, un radiotelescopio propiedad y operado por la agencia científica nacional de Australia CSIRO. ASKAP combina un amplio campo de visión, alta resolución y una sensibilidad excepcional, lo que lo hace particularmente eficaz para detectar señales anormales que de otro modo pasarían desapercibidas.
“Este sistema nos brinda una manera de decodificar estas señales. Podría ayudarnos a determinar si otros transitorios de período largo actúan como púlsares o sistemas enanos blancos, como una piedra estelar de Rosetta”, dijo Rose, refiriéndose a los objetos arqueológicos descubiertos en Egipto que ayudaron a traducir jeroglíficos antiguos.
Más allá de ayudar a explicar misteriosas señales de radio, el sistema también brinda a los científicos una oportunidad única de estudiar condiciones físicas extremas que no se pueden recrear en laboratorios de la Tierra.
“Estos sistemas son laboratorios naturales”, dijo Rose. “Nos permiten poner a prueba nuestra comprensión de cómo se comporta la materia bajo fuertes campos magnéticos y fuerzas gravitacionales intensas”.
Se planean futuras observaciones.
El equipo planea continuar estudiando el sistema utilizando telescopios de radio, ópticos y de rayos X. Al combinar observaciones en diferentes longitudes de onda, esperan comprender mejor cómo se producen estas señales y si procesos similares pueden explicar la población más grande de transitorios de radio de período largo.
“Cada nuevo descubrimiento nos ayuda a reconstruir el panorama general”, afirmó Rose. “Apenas estamos comenzando a comprender esta nueva clase de fenómenos cósmicos”.
La colaboración internacional incluyó a investigadores de Australia, Estados Unidos, China, Canadá, España e Israel. Las observaciones se realizaron utilizando ASKAP y Australia Telescope Compact Array de CSIRO en Australia, el radiotelescopio MeerKAT en Sudáfrica, los telescopios ópticos SOAR y Magellan en Chile, y los observatorios espaciales Swift (UV/rayos X) y Einstein Probe (rayos X).
Los autores no informan de intereses en competencia. La investigación fue financiada por el Centro de Excelencia para el Descubrimiento de Ondas Gravitacionales (OzGrav) del Consejo Australiano de Investigación, la NASA, Alfred P. fue proporcionada por la Fundación Sloan, la Beca de Investigación en Física del Profesor Harry Messel, el Consejo Europeo de Investigación y el Consejo de Becas de China.
