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Un grupo internacional de astrónomos entre los que se encuentra el Dr. David Lambert, director del Observatorio McDonald de la Universidad de Texas en Austin, ha utilizado el Telescopio Espacial Hubble para determinar el origen de un muy raro e inusual ti

Los estudios del grupo indican que las así llamadas “estrellas extremas de helio” se forman por la fusión de dos enanas blancas. El trabajo se publicó en el número del 10 de febrero de 2006 del Astrophysical Journal.

El equipo fue dirigido por el Dr. Gajendra Pandey del Instituto Indio de Astrofísica (IIA), e incluye también al Dr. Simon Jeffery del Observatorio Armagh en Irlanda del Norte y al profesor N. Kameswara Rao, también del IIA.

“Se necesitaron más de 60 años después del primer descubrimiento en McDonald para lograr tener una idea de cómo se forman estos objetos”, dijo Rao. Él ha estado estudiando este tipo de estrellas por más de 30 años. “Ahora estamos consiguiendo una imagen consistente”.

La naturaleza de la primera estrella extrema de helio, HD 124448, fue descubierta en el Observatorio McDonald en 1942 por Daniel M. Popper de la Universidad de Chicago. Desde entonces, se han identificado menos de dos docenas de estos objetos.

Son estrellas súper-gigantes, menos masivas que el Sol pero muchas veces más grandes y calientes, y notables por sus extrañas composiciones. Casi no contienen hidrógeno, el elemento más abundante en el universo y el componente más básico de todas las estrellas. En su lugar, están dominadas por el helio, con cantidades significativas de carbono, nitrógeno y oxígeno, y trazas de todos los otros elementos estables.

El origen de las estrellas extremas de helio no puede retrotraerse hasta una formación en una nube de gas helio, ya que no existen tales nubes en nuestra Vía Láctea. Las reacciones nucleares interiores de una estrella como el Sol convierten al hidrógeno en helio para proporcionar luz. Como el helio está confinado al corazón caliente de la estrella, ésta debe perder enormes cantidades de gas antes de que el helio llegue a la superficie estelar, y que de esta forma pueda ser detectable para los telescopios.

No hay ningún mecanismo conocido en el interior de una estrella que pueda eliminar las capas exteriores para dejar expuesto al helio.

Hace dos décadas, los astrónomos Ronald Webbink e Icko Iben de la Universidad de Illinois introdujeron la teoría de que las estrellas extremas de helio se forman a partir de la fusión de dos enanas blancas.

Las enanas blancas son el producto final de la evolución de las estrellas como el Sol. No contienen mucho hidrógeno. Algunas son ricas en helio, y otras en carbono y oxígeno. Una pareja de enanas blancas puede ser el resultado de la evolución de un par binario normal (dos estrellas de masa normal que orbitan una alrededor de la otra).

Telescopio Harlan J. Smith de 2,7 metros en el Observatorio McDonald de la Universidad de Texas.© Marty Harris/McDonald Observatory

Webbink e Iben supusieron que, el algunos casos, una de las estrellas del par binario podría evolucionar hacia una enana blanca rica en helio, y la otra hacia una enana blanca rica en carbono y oxígeno.

Luego de orbitar una alrededor de la otra durante miles de millones de años, las dos estrellas perderían energía y se moverían lentamente una hacia la otra. Finalmente, la enana blanca de helio sería consumida por la más masiva enana blanca de carbono-oxígeno. La estrella única resultante se hincharía hasta convertirse en una estrella súper-gigante rica en helio.

Para comprobar esta teoría, los astrónomos necesitaban develar la composición química exacta de las estrellas extremas de helio. Eso fue lo que se propusieron lograr Pandey, Lambert y sus colegas. Lograron realizar observaciones cruciales con el Telescopio Espacial Hubble de la NASA, e hicieron observaciones de apoyo con el Telecopio Harlan J. Smith de 2,7 metros del Observatorio McDonald y el Telescopio Vainu Bappu de 2,3 metros en la India.

“Como un apartado”, dijo Lambert, “resulta interesante hacer notar que los que dieron su nombre a los dos telescopios, Harlan J. Smith y Vainu Bappu, eran muy buenos amigos en el colegio de Harvard”. Más tarde, Smith fue director del Observatorio McDonald desde 1963 hasta 1989. Vainu Bappu fundó el Instituto Indio de Astrofísica. “Hoy, con colaboraciones como este proyecto”, agregó Lambert, “estamos manteniendo los importantes lazos internacionales y personales con los que prospera la astronomía”.

El grupo llevó a cabo estudios detallados de la luz ultravioleta proveniente de siete estrellas extremas de helio con el instrumento STIS del Telescopio Espacial Hubble, y de la luz visible con telescopios de Texas y de la India. Estos datos les proporcionaron las cantidades específicas de al menos dos docenas de elementos químicos presentes en cada una de las estrellas que estudiaron.

Según Rao, es el avance de la tecnología para la observación de los espectros en luz ultravioleta de estas estrellas con el Hubble lo que hizo posible este avance después de haber pasado más de 60 años desde el descubrimiento de estas estrellas.

Los resultados del Hubble concuerdan bien con las composiciones predichas por modelos de formación estelar a partir de la fusión de dos enanas blancas, en los cuales el núcleo de helio de una de las enanas es desintegrado y forma un disco alrededor de la enana blanca de carbono-oxígeno. Luego, en un proceso que tarda apenas unos minutos, el disco es atraído gravitacionalmente hacia la enana de carbono-oxígeno.

Lo que sucede después depende de la masa de la nueva estrella resultante. Si está sobre una cierta cantidad de masa, denominada límite de Chandrasekar, estallará como una supernova Tipo Ia. Sin embargo, si la masa se encuentra debajo de ese límite, la nueva estrella se inflará hasta el tamaño de una súper gigante, y finalmente se convertirá en una estrella extrema de helio.

Pandey, Lambert, Jeffery y Rao planean continuar su investigación sobre este tipo de estrellas utilizando los telescopios Smith y Hobby-Eberly del Observatorio McDonald. Tienen la esperanza de identificar más de estos objetos, y descubrir en ellos aún más elementos químicos.

La investigación fue financiada por becas de la Fundación Robert A. Welch de Houston, Texas, y del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial en Baltimore, Maryland.

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Traducido para Astroseti.org por
Heber Rizzo Baladán

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Web Site: University of Texas - Austin
Artículo: “International team of astronomers discovers origins of 'extreme helium stars'”
Fecha: Marzo 09, 2006

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Enlace con el artículo original en inglés.