Las estrellas muertas que «roban» a las vivas para seguir brillando

El curioso caso de los cadáveres estelares que siguen produciendo energía después de que su vida haya terminado.

Ilustración del exótico sistema binario estelar AR Scorpii, compuesto por una enana roja (derecha) y una enana blanca (derecha).

Uno de los muchos motivos por los que el Sol no es una estrella típica es que vaga en solitario por el espacio, ya que la mayoría de las estrellas de nuestra galaxia forman parte de sistemas binarios o, lo que es lo mismo, de parejas de estrellas que están en órbita mutua. Estas parejas pueden ser muy variadas: dos estrellas gigantes, una de gran tamaño y una enana, dos medianas... Incluso hay sistemas compuestos por una estrella «viva» y otra «muerta».

Este último caso es el de SU Lyncis, un par binario identificado recientemente que no sólo contiene un cadáver estelar, sino que, además, la estrella muerta de la pareja «roba» material a su compañera para continuar brillando.

Estrellas inertes

Una estrella mediana como el Sol mantiene su gas incandescente gracias a la energía que libera la fusión de los átomos de hidrógeno contenidos en su núcleo en átomos de helio. A lo largo de miles de millones de años, ese helio inerte se va acumulando en el centro de la estrella y «desplaza» las reacciones de fusión nuclear del hidrógeno a sus alrededores. Como resultado, el volumen de material que se fusiona se vuelve cada vez mayor y la temperatura de la estrella incrementa a medida que envejece, lo que, a su vez, provoca que el gas que la compone se expanda. Cuando este proceso termina, la estrella habrá alcanzado un tamaño cientos de veces superior a su diámetro original y su masa se habrá desperdigado por el espacio. En el centro de esta nube de gas en expansión quedará una enana blanca, o, lo que es lo mismo, una bola compacta del tamaño de un planeta que alberga los restos comprimidos del núcleo de la estrella original.

Recreación artística del sistema binario eclipsante compuesto por una estrella subenana fría (en amarillo) y una enana blanca (en blanco). Crédito: Mark Garlick

La temperatura de la superficie de una enana blanca puede superar los 100 000ºC en el momento de su formación, pero, al no tener una fuente de energía propia, estos objetos van disipando su calor al espacio y su brillo disminuye de manera gradual. Este proceso es extremadamente lento: se estima que una enana blanca con l amasa del Sol tardaría unos 1 000 billones de años en enfriarse hasta los -268ºC. Sin embargo, una enana blanca puede llegar a «revivir» con la ayuda de una compañera viva y volver a producir energía.

Simbiosis estelar

Un cadáver estelar puede volver a brillar si logra incorporar sobre su superficie material de su compañera. Esto puede ocurrir de dos maneras. Por un lado, todas las estrellas emiten en todas las direcciones una corriente de partículas cargadas llamada viento solar. Si ese viento es lo bastante intenso, la estrella «viva» puede llegar a transferir cantidades de masa considerables a su vecina muerta. La otra opción es que la enana blanca se encuentre tan cerca de la estrella corriente que su intenso campo gravitatorio «arranque» parte del gas de sus capas externas, creando una corriente de gas que fluye constantemente de la estrella viva a la enana blanca.

El resultado es el mismo en cualquiera de los dos casos: el hidrógeno que se apila sobre la superficie de la estrella enana blanca está sometido a unas condiciones de presión tan intensas debido a su intensa gravedad que los átomos de este gas se ven forzados a fusionarse y convertirse en átomos de helio. Esta reacción de fusión nuclear es la misma que tiene lugar en el interior de las estrellas «vivas» y les proporciona su energía, pero, en este caso, ocurre directamente sobre la superficie de la enana blanca.

Estos sistemas en los que una estrella «ayuda» a brillar a la otra se conocen como binarias simbióticas. Ahora bien, incluso dentro de este selecto grupo de parejas estelares, SU Lyn es un sistema especial.

SU Lyncis

El sistema de SU Lyncis está consiste en una estrella gigante roja y una enana blanca que brilla gracias al gas que extrae de las capas externas de su compañera. Sin embargo, al contrario que otras estrellas simbióticas, parece que esa luz no proviene de reacciones de fusión nuclear que tienen lugar sobre su superficie.

Si sobre la superficie de la enana blanca hubiera átomos de hidrógeno fusionándose en átomos de helio, su luz debería contener una serie de tonalidades muy específicas que emite el helio ionizado. El hecho de que esas tonalidades no estén presentes en la luz de SU Lyncis indica que este sistema obtiene su brillo de un mecanismo diferente.

Cuando el gas de la estrella corriente se empieza a precipitar hacia la enana blanca, la tremenda gravedad de este objeto curva su trayectoria y lo acelera a grandes velocidades. El resultado es lo que se llama un disco de acreción: un «dónut» de material que va cayendo sobre la enana blanca y en el que el gas se mueve a tal velocidad que la fricción lo calienta hasta temperaturas altísimas. Y ese gas incandescente es la principal fuente del brillo de la enana blanca de SU Lyncis.

Una estrella enana blanca absorbiendo material de su compañera.M. Weiss (custom credit)NASA/CXC/M.Weiss

El caso de SU Lyncis es curioso porque se trata de una estrella simbiótica que no «quema» hidrógeno. Hasta ahora se habían identificado unas 400 estrellas binarias simbióticas en nuestra galaxia y se estimaba que podría existir un número unas 1 000 veces mayor. Pero el descubrimiento de casos como el de SU Lyncis en los que la enana blanca no fusiona material sobre su superficie podría indicar que muchos de estos curiosos sistemas estelares «simbióticos» están pasando desapercibidos y que el número podría ser aún más alto.

QUE NO TE LA CUELEN:

  • Aunque a las enanas blancas se las trate a menudo como estrellas, desde el punto de vista científico no lo son porque no poseen mecanismos que les permitan mantener su brillo por sus propios medios. Este tipo de objetos realmente son «remanentes estelares».

REFERENCIAS (MLA):

  • Vipin Kumar et al. “UV spectroscopy confirms SU Lyn to be a symbiotic star”. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters, volumen 500, número 1, pp. L12-L16 (2020).