Hace aproximadamente 170 años, los astrónomos presenciaron un gran estallido de Eta Carinae, una de las estrellas más brillantes conocidas de la Vía Láctea. La explosión desencadenó casi tanta energía como una explosión de supernova estándar.
Sin embargo, Eta Carinae sobrevivió.
Una explicación de la erupción ha eludido a los astrofísicos. No pueden llevar una máquina del tiempo hasta mediados del siglo XIX para observar el estallido con tecnología moderna.
Sin embargo, los astrónomos pueden usar la "máquina del tiempo" propia de la naturaleza, cortesía del hecho de que la luz viaja a una velocidad finita a través del espacio. En lugar de dirigirse directamente hacia la Tierra, parte de la luz del estallido rebotó o "hizo eco" del polvo interestelar, y ahora está llegando a la Tierra. Este efecto se llama eco de luz. La luz se comporta como una postal que se perdió en el correo y que solo llega 170 años después.
Al realizar estudios forenses astronómicos modernos de la luz diferida con telescopios terrestres, los astrónomos descubrieron una sorpresa. Las nuevas medidas de la erupción del siglo XIX revelan que el material se está expandiendo con velocidades récord de hasta 20 veces más rápido de lo que esperaban los astrónomos. Las velocidades observadas se parecen más al material más rápido expulsado por la onda de explosión en una explosión de supernova, en lugar de los vientos relativamente lentos y suaves que se esperan de las estrellas masivas antes de morir.
En base a estos datos, los investigadores sugieren que la erupción de 1840 pudo haber sido desencadenada por una pelea estelar prolongada entre tres hermanastras, que destruyeron una estrella y dejaron a las otras dos en un sistema binario. Esta pelea puede haber culminado con una explosión violenta cuando Eta Carinae devoró a uno de sus dos compañeros, disparando más de 10 veces la masa de nuestro Sol al espacio. La masa eyectada creó lóbulos bipolares gigantes que se asemejan a la forma de mancuerna que se ve en las imágenes actuales.
Los resultados son reportados en un par de documentos por un equipo dirigido por Nathan Smith de la Universidad de Arizona en Tucson, Arizona, y el Instituto Armin del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial en Baltimore, Maryland.
Los ecos de luz se detectaron en imágenes de luz visible obtenidas desde 2003 con telescopios de tamaño moderado en el Observatorio Interamericano de Cerro Tololo en Chile. Usando telescopios más grandes en el Observatorio Magellan y el Observatorio Gemini Sur, ambos también ubicados en Chile, el equipo luego utilizó la espectroscopía para diseccionar la luz, lo que les permitió medir la velocidad de expansión del eyecta. Registraron el movimiento del material a una velocidad de más de 20 millones de millas por hora (lo suficientemente rápido para viajar de la Tierra a Plutón en unos pocos días).
Las observaciones ofrecen nuevas pistas sobre el misterio que rodea a la titánica convulsión que, en ese momento, convirtió a Eta Carinae en la segunda estrella nocturna más brillante vista en el cielo desde la Tierra entre 1837 y 1858. Los datos insinúan cómo pudo haber llegado a ser el estrella más luminosa y masiva en la galaxia de la Vía Láctea.
"Vemos estas velocidades realmente altas en una estrella que parece haber tenido una explosión poderosa, pero de alguna manera la estrella sobrevivió", explicó Smith. "La forma más fácil de hacerlo es con una onda de choque que sale de la estrella y acelera el material a velocidades muy altas".
Las estrellas masivas normalmente encuentran su final en eventos impulsados por golpes cuando sus núcleos se colapsan para formar una estrella de neutrones o un agujero negro. Los astrónomos ven este fenómeno en las explosiones de supernova donde la estrella se borra. Entonces, ¿cómo se explota una estrella con un evento impulsado por las sacudidas, pero no es suficiente para separarse por completo? Algunos eventos violentos deben haber arrojado la cantidad justa de energía sobre la estrella, haciendo que expulse sus capas externas. Pero la energía no fue suficiente para aniquilar por completo a la estrella.
Una posibilidad para tal evento es una fusión entre dos estrellas, pero ha sido difícil encontrar un escenario que podría funcionar y unir todos los datos en Eta Carinae.
Los investigadores sugieren que la forma más directa de explicar una amplia gama de hechos observados que rodean la erupción es con una interacción de tres estrellas, donde los objetos intercambian masa.
Si ese es el caso, entonces el sistema binario remanente actual debe haber comenzado como un sistema triple. "La razón por la que sugerimos que los miembros de un sistema triple loco interactúan entre sí es porque esta es la mejor explicación de cómo el compañero de hoy en día pierde rápidamente sus capas externas antes que su hermano más masivo", dijo Smith.
En el escenario propuesto por el equipo, dos estrellas pesadas están orbitando cerca y un tercer compañero está orbitando más lejos. Cuando la más masiva de las estrellas binarias cercanas se acerca al final de su vida, comienza a expandirse y vierte la mayor parte de su material en su hermano un poco más pequeño.
El hermano se ha agrupado hasta aproximadamente 100 veces la masa de nuestro Sol y es extremadamente brillante. La estrella donante, ahora solo alrededor de 30 masas solares, ha sido despojada de sus capas de hidrógeno, exponiendo su núcleo de helio caliente.
Se sabe que las estrellas con núcleo de helio caliente representan una etapa avanzada de evolución en la vida de las estrellas masivas. "De la evolución estelar, existe una comprensión bastante firme de que las estrellas más masivas viven sus vidas más rápidamente y las estrellas menos masivas tienen vidas más largas", explicó Rest. "Así que la estrella compañera caliente parece estar más avanzada en su evolución, a pesar de que ahora es una estrella mucho menos masiva que la que está en órbita. Eso no tiene sentido sin una transferencia de masa".
La transferencia de masa altera el equilibrio gravitacional del sistema, y la estrella de núcleo de helio se aleja de su hermano monstruo. La estrella viaja tan lejos que interactúa gravitatoriamente con la tercera estrella más externa, pateándola hacia adentro. Después de hacer algunos pases cercanos, la estrella se fusiona con su compañero de peso pesado, produciendo una salida de material.
En las etapas iniciales de la fusión, la eyección es densa y se expande con relativa lentitud a medida que las dos estrellas se van moviendo en espiral cada vez más cerca. Más tarde, ocurre un evento explosivo cuando las dos estrellas internas finalmente se unen, disparando material que se mueve 100 veces más rápido. Este material finalmente se pone al día con la eyección lenta y lo atraviesa como un quitanieves, calentando el material y haciéndolo brillar. Este material brillante es la fuente de luz de la principal erupción histórica vista por los astrónomos hace un siglo y medio.
Mientras tanto, la estrella más pequeña de núcleo de helio se instala en una órbita elíptica, pasando a través de las capas exteriores de la estrella gigante cada 5.5 años. Esta interacción genera ondas de choque que emiten rayos X.
Una mejor comprensión de la física de la erupción de Eta Carinae puede ayudar a arrojar luz sobre las complicadas interacciones de las estrellas binarias y múltiples, que son fundamentales para comprender la evolución y la muerte de las estrellas masivas.
El sistema Eta Carinae reside a 7.500 años luz de distancia dentro de la nebulosa Carina, una vasta región de formación estelar que se ve en el cielo del sur.
El equipo publicó sus hallazgos en dos documentos, que aparecen en línea el 2 de agosto en The Monthly Notices of the Royal Astronomical Society [ https://academic.oup.com/mnras ].
http://spaceref.com/astronomy/new-clues-to-eta-carinae-outburst.html
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