Un nuevo tipo de estrella proporciona pistas sobre el misterioso origen de los magnetares
17 de Agosto de 2023
Los magnetares son los imanes más potentes del Universo. Estas estrellas muertas de altísima densidad, con campos magnéticos ultra fuertes, se pueden encuentrar por toda nuestra galaxia, pero la comunidad astronómica aún no sabe exactamente cómo se forman. Ahora, utilizando múltiples telescopios distribuidos por todo el mundo, incluidas las instalaciones del Observatorio Europeo Austral (ESO), un equipo ha descubierto una estrella viva que probablemente se convierta en un magnetar. Este hallazgo marca el descubrimiento de un nuevo tipo de objeto astronómico, masivas estrellas de helio magnéticas, y arroja luz sobre el origen de los magnetares.
A pesar de haber sido observada durante más de 100 años, los modelos convencionales no podían explicar la naturaleza enigmática de la estrella HD 45166 de la que se sabía muy poco, al margen de hecho de que forma parte de una pareja de estrellas [1], es rica en helio y es unas pocas veces más masiva que nuestro Sol.
"Esta estrella se convirtió en casi una obsesión", afirma Tomer Shenar, autor principal de un estudio sobre este objeto publicado hoy en Science y astrónomo de la Universidad de Ámsterdam (Países Bajos). "Tomer y yo nos referimos a HD 45166 como la 'estrella zombie'", declara la coautora y astrónoma de ESO, Julia Bodensteiner, con sede en Alemania. "Esto no es solo porque esta estrella sea tan única, sino también porque en broma dije que convierte a Tomer en un zombi".
Al haber estudiado antes estrellas similares ricas en helio, Shenar pensó que los campos magnéticos podrían resolver el caso. De hecho, se sabe que los campos magnéticos influyen en el comportamiento de las estrellas y podrían explicar por qué los modelos tradicionales no eran capaces de describir el comportamiento de HD 45166, que se encuentra a unos 3.000 años luz de distancia, en la constelación de Monoceros. "Recuerdo haber tenido un momento Eureka mientras leía la literatura al respecto: '¿Qué pasa si la estrella es magnética?'", dice Shenar, quien actualmente trabaja en el Centro de Astrobiología en Madrid (España).
Shenar y su equipo se propusieron estudiar la estrella utilizando múltiples instalaciones distribuidas por todo el mundo. Las principales observaciones se realizaron en febrero de 2022 utilizando un instrumento instalado en el Telescopio Canadá-Francia-Hawai que puede detectar y medir campos magnéticos. El equipo también se basó en datos clave de archivo tomados con el instrumento FEROS (Fiber-fed Extended Range Optical Spectrograph, un espectrógrafo óptico de rango extendido alimentado por fibra), que se encuentra en el Observatorio La Silla de ESO, en Chile.
Una vez realizadas las observaciones, Shenar le pidió al coautor Gregg Wade, experto en campos magnéticos en estrellas del Real Colegio Militar de Canadá, que examinara los datos. La respuesta de Wade confirmó la corazonada de Shenar: "Bueno, amigo mío, sea lo que sea, definitivamente es magnético."
El equipo de Shenar había descubierto que la estrella tiene un campo magnético increíblemente fuerte, de 43 000 gauss, haciendo de HD 45166 la estrella masiva más magnética encontrada hasta la fecha [2]. "Toda la superficie de esta estrella de helio tiene un campo magnético unas 100 000 veces más fuerte que el de la tierra", explica el coautor, Pablo Marchant, astrónomo del Instituto de Astronomía de KU Leuven (Bélgica) [ver edición].
Esta observación marca el descubrimiento de la primera estrella de helio magnética masiva. "Es emocionante descubrir un nuevo tipo de objeto astronómico", dice Shenar, "especialmente cuando ha estado escondido a plena vista todo el tiempo."
Además, proporciona pistas sobre el origen de los magnetares, estrellas muertas compactas asociadas a campos magnéticos al menos mil millones de veces más fuertes que el de HD 45166. Los cálculos del equipo sugieren que esta estrella terminará su vida como magnetar. A medida que colapse bajo su propia gravedad, su campo magnético se fortalecerá y, finalmente, la estrella se convertirá en un núcleo muy compacto con un campo magnético de alrededor de 100 billones de gauss [3], el tipo de imán más poderoso del universo.
Shenar y su equipo también descubrieron que HD 45166 tiene una masa más pequeña de lo que se había calculado previamente, alrededor del doble de la masa del Sol, y que su par estelar orbita a una distancia mucho mayor de lo que se creía. Además, su investigación indica que HD 45166 se formó a través de la fusión de dos estrellas más pequeñas ricas en helio. "Nuestros hallazgos remodelan completamente nuestra comprensión de HD 45166", concluye Bodensteiner.
Editado [17 agosto]: se han cambiado las declaraciones de Pablo Marchant dado que un error de conversión de unidades ha llevado a una incorrección en la versión anterior.
Notas
[1] Aunque HD 45166 es un sistema binario, en este texto HD 45166 se refiere a la estrella rica en helio, no a ambas estrellas.
[2] El campo magnético de 43 000 gauss es el campo magnético más fuerte jamás detectado en una estrella que exceda el límite de masa de Chandrasekhar, que es el límite crítico por encima del cual las estrellas pueden colapsar en estrellas de neutrones (los magnetares son un tipo de estrella de neutrones).
[3] En este texto, mil millones se refiere a uno seguido de nueve ceros y un billón se refiere a uno seguido de 12 ceros.
Información adicional
Esta investigación se ha presentada en un artículo científico que aparece en la revista Science (doi: science.org/doi/10.1126/science.ade3293).
El equipo está formado por Tomer Shenar (Instituto de Astronomía Anton Pannekoek, Universidad de Ámsterdam, Países Bajos [API], actualmente en el Centro Astrobiología, Madrid, España); Gregg Wade (Departamento de Física y Ciencias Espaciales, Real Colegio Militar de Canadá, Canadá); Pablo Marchant (Instituto de Astronomía, KU Leuven, Bélgica [KU Leuven]); Stefano Bagnulo (Observatorio y Planetario de Armagh, Reino Unido); Julia Bodensteiner (Observatorio Europeo Austral, Garching, Alemania; KU Leuven); Dominic M. Bowman (KU Leuven); Avishai Gilkis (Escuela de Física y Astronomía, Universidad de Tel Aviv, Israel); Norbert Langer (Instituto de Astronomía Argelander, Universidad de Bonn, Alemania; Instituto Max Planck de Radioastronomía, Bonn, Alemania); André Nicolas-Chené (Laboratorio Nacional de Investigación en Astronomía Óptica-Intrarroja de la Fundación Nacional para la Ciencia, Hawái); Lidia Oskinova (Instituto de Física y Astronomía, Universidad de Potsdam, Alemania [Potsdam]); Timothy Van Reeth (KU Leuven); Hugues Sana (KU Leuven): Nicole St-Louis (Departamento de Física, Universidad de Montreal, Complejo de ciencias, Canadá); Alexandre Soares de Oliveira (Instituto de Investigación y Desarrollo, Universidad del Valle de Paraíba, São José dos Campos, Brasil); Helge Todt (Potsdam) y Silvia Toonen (API).
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