Una rara hélice magnética se manifiesta en un sistema estelar binario
Investigadores de la Universidad de Notre Dame han identificado la primera hélice magnética eclipsante en un sistema estelar variable cataclísmico
El sistema estelar, conocido como J0240, es solo el segundo de su tipo registrado. Se identificó en 2020 como una variable cataclísmica inusual: un sistema binario que consta de una estrella enana blanca y una estrella roja donante de masa. Normalmente, la estrella enana blanca compacta recoge el gas donado y crece en masa. En J0240, sin embargo, la enana blanca magnética de rápido giro rechaza el gas del donante y lo impulsa fuera del sistema binario.
"Se necesita una enana que gira rápidamente con un fuerte campo magnético para crear una hélice", dijo en un comunicado Peter Garnavich, profesor de física de astrofísica y cosmología y presidente del Departamento de Física de Notre Dame, y autor principal del estudio que presentó evidencia del sistema de hélice, presentado en arXiv y que se publicará próximamente en el Astrophysical Journal.
"Normalmente, el gas que sale de la estrella donante aterrizará en la enana blanca. Eso es tan común como la arena en una playa. Pero en una hélice magnética, el gas se expulsa del sistema binario en un patrón de espiral ancho, como un riego por aspersión de césped".
Las enanas blancas son los densos remanentes de estrellas de baja masa como nuestro sol, que los científicos dicen que se convertirá en una enana blanca en otros cinco mil millones de años más o menos. Sin embargo, sin una estrella compañera, el sol nunca será parte de un sistema variable cataclísmico.
La única otra variable cataclísmica similar a J0240 es AE Aquarii, un sistema estelar binario conocido desde la década de 1950 y que se cree que también es un sistema de hélice magnética. Por el contrario, J0240 se observa cerca del plano orbital binario, lo que significa que el gas expulsado del sistema se ve recortado contra la luz de las estrellas. Esta es la primera evidencia directa de que una hélice magnética expulsa el gas donado por la estrella roja.
"Lo que es único sobre el sistema es que en realidad podemos ver gotas de gas cuando son expulsadas por la hélice", dijo Garnavich. "Ese gas está bloqueando parte de la luz de ambas estrellas y podemos ver directamente esa absorción en nuestros datos".
El equipo de Garnavich comenzó a realizar observaciones en el Gran Telescopio Binocular en Safford, Arizona, donde los investigadores pudieron registrar la aparición de llamaradas y eclipses que ilustraban el rápido giro de la estrella enana blanca y la atracción del campo magnético, que expulsa los gases entrantes. que de otra manera se agregaría a la estrella, pero en cambio crea una espiral de gas que se expande lejos de las dos estrellas.
"Cuanto más observábamos la estrella, más emocionante parecía", dijo Garnavich. El equipo recopiló observaciones en septiembre, octubre y noviembre de 2020. Los datos recopilados en septiembre capturaron la primera mitad de la órbita de J0240. En octubre, el equipo capturó la segunda mitad.
"Las llamaradas que vemos son miniexplosiones que liberan gas a 6 millones de millas por hora, o el 1 por ciento de la velocidad de la luz", dijo.
El destello desaparece cuando el compañero rojo se interpone en el camino durante un eclipse. A partir del momento de los eclipses, el equipo pudo identificar la ubicación de las bengalas. "La llamarada viene de muy cerca del compañero compacto, probablemente del golpe que recibe el gas cuando se acerca al campo magnético que gira rápidamente", dijo Garnavich.
Garnavich espera aprender mucho más del binario J0240 a partir de observaciones posteriores. Una de las grandes incógnitas es el período de giro de la enana blanca, que el equipo no pudo detectar. "La energía de la hélice proviene de la enana blanca que gira, por lo que esperamos que la velocidad de giro disminuya con el tiempo. Cuando se agota, la hélice se detendrá y el sistema se verá como una variable cataclísmica ordinaria", dijo Garnavich.
"La pregunta más importante es exactamente cómo se llega a este estado", dijo. "Es una fase de muy corta duración en la que tienes una enana blanca magnética girando tan rápido como puede girar sin realmente volar en pedazos. Girando tan rápido con un fuerte campo magnético, parece que no puede ser solo una coincidencia".
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