Astrónomos de la Universidad de Toronto (U of T) han descubierto el primer par de enanas blancas y estrellas de la secuencia principal (restos “muertos” y estrellas “vivas”) en cúmulos de estrellas jóvenes. Como se describe en un nuevo estudio publicado Diario astrofísicoEl avance proporciona nuevos conocimientos sobre los extremos de la evolución estelar y es uno de los mayores misterios de la astrofísica.
Los científicos ahora pueden comenzar a cerrar la brecha entre las etapas temprana y final de los sistemas estelares binarios (dos estrellas que orbitan alrededor de un centro de gravedad compartido), cómo se forman las estrellas, cómo evolucionan las galaxias y cómo la tabla periódica da forma a nuestra comprensión de la mayoría de los elementos. . ha sido El descubrimiento también puede ayudar a explicar eventos cósmicos como explosiones de supernovas y ondas gravitacionales, ya que se cree que las binarias que contienen una o más de estas estrellas muertas compactas son la fuente de tales eventos.
La mayoría de ellos existen en sistema binario. De hecho, aproximadamente la mitad de las estrellas similares a nuestro Sol tienen al menos una estrella compañera. Estos pares de estrellas suelen diferir en tamaño, y una estrella suele ser más grande que la otra. Aunque uno podría verse tentado a suponer que estas estrellas evolucionaron al mismo ritmo, las estrellas más masivas viven vidas más cortas y atraviesan etapas de evolución estelar mucho más rápido que sus compañeras de menor masa.
A medida que una estrella se acerca al final de su vida, se expandirá hasta cientos o miles de veces su tamaño original en lo que llamamos etapa de gigante roja o rama de gigante asintótica. En sistemas binarios cercanos, esta expansión es tan dramática que la capa exterior de la estrella moribunda a veces puede engullir completamente a su compañera. Los astrónomos se refieren a esto como la fase de envoltura común, porque ambas estrellas quedan envueltas por el mismo material.
La fase de la envoltura simple es uno de los mayores misterios de la astrofísica. Los científicos han luchado por comprender cómo la formación de espirales durante este período crítico afecta la evolución posterior de las estrellas. Esta nueva investigación puede resolver este misterio.
Los restos de la muerte de la estrella son objetos compactos conocidos como enanas blancas. Encontrar estos sistemas de envoltura posnormal que contienen restos estelares “muertos” y estrellas “vivas”, también conocidas como binarias de secuencia principal de enanas blancas, proporciona una forma única de sondear esta etapa extrema de la evolución estelar.
“Las estrellas binarias desempeñan un papel muy importante en nuestro universo”, dijo la autora principal Stephanie Grondin, estudiante de posgrado en el Departamento de Astronomía y Astrofísica David A. Dunlap de la U of T. rastrear todo el ciclo de vida de los binarios y, con suerte, permitirnos limitar la fase más misteriosa de la evolución estelar”.
Los investigadores utilizaron el aprendizaje automático para analizar datos de tres fuentes principales: la Agencia Espacial Europea; cantando misión, un telescopio espacial que estudió más de mil millones de estrellas en nuestra galaxia, junto con observaciones de 2MASS y el estudio Pan-STARRS1. Este conjunto de datos combinados permitió al equipo buscar nuevas binarias en el grupo con características similares a los pares conocidos de secuencia principal y enana blanca.
Aunque los sistemas binarios de este tipo deberían ser muy comunes, han sido difíciles de encontrar, con sólo dos candidatos confirmados dentro del grupo antes de este estudio. Este estudio tiene el potencial de aumentar ese número a 52 binarios en 38 cúmulos de estrellas. Debido a que se cree que las estrellas en estos cúmulos se formaron al mismo tiempo, encontrar estas binarias en cúmulos de estrellas abiertos permite a los astrónomos limitar la edad del sistema y rastrear su evolución completa hacia binarias preobservadas en condiciones de envoltura normales. Su fase posterior al sobre común.
“El uso del aprendizaje automático nos ayudó a identificar firmas claras para estos sistemas únicos que no podíamos identificar fácilmente con sólo unos pocos puntos de datos”, dijo el coautor Joshua Spiegel, David A. Profesor del Departamento de Dunlap. Astronomía y Astrofísica y el Departamento de Ciencias Estadísticas de la U of T. “Esto nos permitió automatizar nuestra búsqueda en cientos de grupos, una tarea que habría sido imposible si hubiéramos intentado identificar estos sistemas manualmente”.
“Realmente indica cuánto está oculto a plena vista en nuestro universo, aún esperando a ser encontrado”, dijo la coautora Maria Drout, investigadora del proyecto David A. Profesor del Departamento de Dunlap “Aunque hay muchos ejemplos de este tipo de sistemas binarios, muy pocos tienen las limitaciones de edad necesarias para mapear completamente su historia evolutiva. Aunque queda mucho trabajo por confirmar y caracterizar completamente estos sistemas, estos resultados tendrán implicaciones para múltiples áreas de la astrofísica. “
Las binarias que contienen objetos compactos también son las progenitoras de explosiones estelares extremas llamadas supernovas de Tipo Ia y el tipo de fusiones que producen ondas gravitacionales, que son ondas en el espacio-tiempo que pueden ser detectadas por instrumentos como el Observatorio de Ondas Gravitacionales con Interferómetro Láser (LIGO). ) a medida que el equipo utiliza datos de los telescopios Gemini, Keck y Magallanes para confirmar y medir las propiedades de estas binarias, este catálogo eventualmente arrojará luz sobre muchos de los transitorios esquivos de nuestro universo.
Las instituciones contribuyentes incluyen el David A. El Departamento de Astronomía y Astrofísica de Dunlap, el Instituto Dunlap de Astronomía y Astrofísica, el Departamento de Ciencias Estadísticas y el Instituto de Ciencia de Datos de la Universidad de Toronto, así como el Instituto Técnico Nacional para Sordos y el Instituto de Tecnología de Rochester, el Centro de Relatividad Computacional y Gravitación del Departamento de Astronomía y el Instituto de Investigación Astrofísica de la Universidad de Boston y Departamento de Astronomía, Universidad de California, Berkeley.