Los astrónomos descubren un binario raro de ‘viuda negra’, que tiene la órbita más corta hasta la fecha

El destello de una estrella cercana atrajo a los astrónomos del MIT a un sistema nuevo y misterioso a 3.000 años luz de la Tierra. La excentricidad estelar parece ser un «nuevo binario viuda negra»: una estrella de neutrones que gira rápidamente, o púlsar, que gira y consume lentamente una estrella compañera más pequeña, como lo hace la araña del mismo nombre con su compañera.

Los astrónomos conocen unas veinte Viuda negra Binarias en la Vía Láctea. Este nuevo filtro, denominado ZTF J1406+1222, tiene el período orbital más corto identificado hasta la fecha, con el púlsar y amigo estrella Se rotan entre sí cada 62 minutos. Este sistema es único en el sentido de que parece albergar una tercera estrella lejana que orbita las dos estrellas internas cada 10.000 años.

Este potencial trío de viudas negras plantea preguntas sobre cómo se podría haber formado tal sistema. Con base en sus observaciones, el equipo del MIT sugiere una historia de origen: como ocurre con la mayoría de los binarios de la viuda negra, el sistema triple probablemente se originó a partir de una densa constelación de estrellas antiguas conocida como cúmulo globular. Este cúmulo en particular puede haberse desplazado hacia el centro de la Vía Láctea, donde la gravedad del agujero negro central fue suficiente para separar el cúmulo y dejar intacta la triple viuda negra.

«Es un escenario de nacimiento complejo», dice Kevin Bridge, becario postdoctoral de Pappalardo en el Departamento de Física del MIT. «Es posible que este sistema haya estado flotando en la Vía Láctea más tiempo que el Sol».

Burge es el autor de un estudio que apareció en templar la naturaleza Equipo de descubrimiento de detalles. Los investigadores utilizaron un nuevo método para detectar el sistema ternario. Si bien la mayoría de los binarios de la viuda negra se han encontrado a través de rayos gamma y rayos X emitidos por un púlsar central, el equipo utilizó luz visibley en concreto el destello de la estrella compañera del binario, hasta el descubrimiento de ZTF J1406+1222.

“Este sistema es realmente único con respecto a las viudas negras, porque lo encontramos con luz visible, por sus amplias instalaciones y por el hecho de que venía del centro de la galaxia”, dice Berdge. «Todavía hay mucho que no entendemos al respecto. Pero tenemos una nueva forma de buscar estos sistemas en el cielo».

Los coautores del estudio son colaboradores de múltiples instituciones, incluidas la Universidad de Warwick, Caltech, la Universidad de Washington, la Universidad McGill y la Universidad de Maryland.

día y noche

Los binarios de la viuda negra funcionan con púlsares, que giran rápidamente estrellas de neutrones Estos son los núcleos colapsados ​​de estrellas masivas. Los púlsares tienen un período de giro sorprendente, giran cada pocos milisegundos y emiten destellos de rayos gamma y rayos X de alta energía en el proceso.

Normalmente, los púlsares giran hacia abajo y mueren rápidamente porque queman una enorme cantidad de energía. Pero a menudo, una estrella en tránsito puede dar nueva vida a un púlsar. A medida que la estrella se acerca, la gravedad del púlsar extrae material de la estrella, proporcionando nueva energía para hacer girar el púlsar nuevamente. El púlsar «reciclado» luego comienza a volver a irradiar energía que despoja aún más a la estrella y eventualmente la destruye.

“Estos sistemas se llaman viudas negras debido a cómo este tipo de púlsar consume las cosas que ha reciclado, al igual que una araña se come a su pareja”, dice Bridge.

Hasta ahora, todos los binarios de la viuda negra han sido detectados por destellos de rayos gamma y rayos X de un púlsar. Inicialmente, Burdge apareció en el ZTF J1406 + 1222 por el parpadeo óptico de una estrella compañera.

Resulta que el lado diurno de la estrella compañera, el lado que mira permanentemente al púlsar, puede ser muchas veces más caliente que el lado nocturno, debido a la continua radiación de alta energía que recibe del púlsar.

«Pensé, en lugar de buscar directamente un púlsar, intenta buscar el que lo está cocinando», explica Bridge.

Concluyó que si los astrónomos observaran una estrella cuya luminosidad cambia periódicamente en gran medida, sería una fuerte indicación de que estaba en un sistema binario con un púlsar.

movimiento de estrellas

Para probar esta teoría, Bridge y sus colegas observaron datos ópticos del Zwicky Transit Facility, un observatorio con sede en California que toma imágenes a gran escala del cielo nocturno. El equipo estudió el brillo de las estrellas para ver si alguna de ellas cambió significativamente por un factor de 10 o más, en una escala de tiempo de aproximadamente una hora o menos, señales de que una estrella compañera está orbitando una estrella que pulsa con fuerza.

El equipo pudo seleccionar docenas de binarios de viuda negra conocidos para verificar la precisión del nuevo método. Luego descubrieron una estrella cuya luminosidad cambia por un factor de 13, cada 62 minutos, lo que indica que probablemente sea parte de un nuevo binario viuda negra, al que llamaron ZTF J1406 + 1222.

Buscaron la estrella en las notas que tomó Gaia, una telescopio espacial Operado por la Agencia Espacial Europea, que mantiene mediciones precisas de la posición y el movimiento de las estrellas en el cielo. Mirando hacia atrás a través de las mediciones antiguas de la estrella del Sloan Digital Sky Survey, el equipo descubrió que el dúo fue seguido por otra estrella muy lejana. A juzgar por sus cálculos, esta tercera estrella parece orbitar el dúo interior cada 10.000 años.

Es extraño que los astrónomos no hayan detectado directamente las emisiones de rayos X o gamma de púlsar A dúo, que es la forma típica en que se afirman las viudas negras. Por lo tanto, ZTF J1406 + 1222 es un binario candidato a viuda negra, que el equipo espera confirmar a través de futuras observaciones.

«Lo único que sabemos con certeza es que vemos una estrella en el lado del día que es mucho más caliente que en el lado de la noche, orbitando alrededor de algo cada 62 minutos», dice Bridge. «Todo parece apuntar a que se trata de un dúo de viudas negras. Pero hay algunas cosas extrañas al respecto, por lo que probablemente sea algo completamente nuevo».

El equipo planea continuar monitoreando el nuevo sistema, así como aplicar tecnología óptica para iluminar más estrellas de neutrones y viudas negras en el cielo.