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Al menos un miembro de la fascinante familia cósmica de la enanas blancas exhibe una dualidad sorprendente: uno de sus lados está compuesto de hidrógeno y el otro por helio.
«La superficie de la enana blanca cambia completamente de un lado a otro», dijo Ilaria Caiazzo, becaria postdoctoral en Caltech que dirigió el nuevo estudio. «Cuando muestro las observaciones a las personas, quedan impresionadas».
Las enanas blancas son los restos hirvientes de estrellas que alguna vez fueron como nuestro sol. A medida que las estrellas envejecen, se hinchan hasta convertirse en gigantes rojas; eventualmente, su material exterior esponjoso es expulsado y sus núcleos se contraen en enanas blancas densas y ardientes. Nuestro sol se convertirá en una enana blanca en unos 5 mil millones de años.
De manera acertada, la extraña enana blanca recién detectada ha recibido el apodo de «Jano», en honor al dios romano de las transiciones de dos caras.
El descubrimiento inicial de Jano se llevó a cabo mediante el Zwicky Transient Facility (ZTF), un instrumento que rastrea los cielos todas las noches desde el Observatorio Palomar de Caltech, cerca de San Diego. La científica Caiazzo y su equipo estaban en búsqueda de enanas blancas altamente magnetizadas, y fue un objeto candidato que llamó la atención debido a sus rápidos cambios de brillo lo que motivó una investigación más exhaustiva. Para ello, se utilizaron tanto el instrumento CHIMERA en Palomar como el HiPERCAM en el Gran Telescopio Canarias, en España. Los datos obtenidos de estas observaciones confirmaron que Jano realiza una rotación completa sobre su eje cada 15 minutos.
Las observaciones posteriores realizadas con el Observatorio W.M. Keck en la cima de Maunakea en Hawái revelaron la dramática naturaleza de dos caras de la enana blanca. El equipo utilizó un instrumento llamado espectrómetro para difundir la luz de la enana blanca en un arco iris de longitudes de onda que contienen firmas químicas. Los datos revelaron la presencia de hidrógeno cuando un lado del objeto estaba a la vista —sin signos de helio—, y solo helio cuando el otro lado asomaba.
¿Qué causaría que una enana blanca flotando sola en el espacio tuviera caras tan drásticamente diferentes? Los investigadores reconocen que están desconcertados, pero han presentado algunas teorías posibles. Una idea es que podemos estar presenciando a Jano atravesando una rara fase de evolución de enana blanca.
«No todas, pero algunas enanas blancas pasan de estar dominadas por hidrógeno a helio en su superficie», explicó Caiazzo. «Es posible que hayamos atrapado a una de esas enanas blancas en el acto».
Después de que se forman las enanas blancas, sus elementos más pesados se hunden en sus núcleos y sus elementos más livianos —el hidrógeno es el más liviano de todos— flotan hacia la parte superior. Pero con el tiempo, a medida que las enanas blancas se enfrían, se cree que los materiales se mezclan. En algunos casos, el hidrógeno se mezcla en el interior y se diluye de tal manera que el helio se vuelve más frecuente. Jano puede encarnar esta fase de transición, pero una pregunta apremiante es: ¿por qué ocurre la transición de una manera tan inconexa, con un lado evolucionando antes que el otro?
La respuesta a esta última cuestión bien podría estar en los campos magnéticos.
«Los campos magnéticos alrededor de los cuerpos cósmicos tienden a ser asimétricos o más fuertes en un lado», argumentó Caiazzo. «Los campos magnéticos pueden evitar la mezcla de materiales. Entonces, si el campo magnético es más fuerte en un lado, entonces ese lado tendrá menos mezcla y, por lo tanto, más hidrógeno».
Otra teoría propuesta por el equipo para explicar las dos caras también depende de los campos magnéticos. Pero en este escenario, se cree que los campos cambian la presión y la densidad de los gases atmosféricos.
«Los campos magnéticos pueden conducir a presiones de gas más bajas en la atmósfera, y esto puede permitir que se forme un “océano” de hidrógeno donde los campos magnéticos son más fuertes», dijo el coautor James Fuller, profesor de astrofísica teórica en Caltech. «No sabemos cuál de estas teorías es correcta, pero no podemos pensar en ninguna otra forma de explicar los lados asimétricos sin campos magnéticos».
Para ayudar a resolver el misterio, el equipo espera encontrar más enanas blancas similares a Jano con el estudio del cielo de ZTF.
«ZTF es muy bueno para encontrar objetos extraños. Estudios futuros, como los que realizará el Observatorio Vera C. Rubin en Chile, deberían facilitar aún más la búsqueda de enanas blancas variables», concluyó Caiazzo.
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