Desvelada la identidad de una misteriosa estrella

Andrea Thompson
Space.com
Traducción de Ciencia Kanija
04/11/09

Una imagen del Observatorio Chandra de Rayos-X del remanente de supernova Cassiopeia A, con una impresión artística de la estrella de neutrones en el centro del remanente. El descubrimiento de una atmósfera de carbono en esta estrella de neutrones resuelve un misterio de hace una década alrededor de este objeto. Crédito: NASA/CXC/Southampton/W.Ho;NASA/CXC/M.Weiss

El remanente de supernova Cassiopeia A, uno de los más jóvenes de nuestra galaxia y uno que ha desconcertado a los astrónomos desde hace mucho tiempo, es probablemente un tipo de estrella denso conocido como estrella de neutrones bañada en una atmósfera de carbono, según ha encontrado un nuevo estudio.

Cassiopeia A, un remanente de la explosión de una estrella que en un tiempo brilló con fuerza, se cree que tiene apenas 330 años basándose en las observaciones de las constelaciones en la cual está incorporada por el primer Astrónomo Real Británico, John Flamsteed, en 1680.

Los astrónomos no lograron la primera visión real cercana del núcleo del remanente, el cual está a 11 000 años luz de distancia, hasta 1999, cuando el Observatorio de Rayos-X Chandra fotografió la estrella colapsada.

“Antes de esto se pensaba que probablemente había una estrella de neutrones o un agujero negro en el centro de este objeto, pero no se estaba seguro – nadie lo había visto”, dijo Craig Heinke de la Universidad de Alberta en Canadá y coautor del nuevo estudio. Con Chandra “realmente somos capaces de captar algo en el centro”.

Pero incluso con esta nueva visión más cercana del objeto, aún desconcierta a los astrónomos: “Las propiedades de este objeto son un tanto extrañas”, dijo Heinke.

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Propiedades desconcertantes

En particular, el espectro de la estrella — la cantidad de energía que irradia en cada longitud de onda de la luz – implica que el radio de la estrella era muy pequeño para una estrella de neutrones (sólo 0,2 km de radio, en lugar de los 20 km aceptados) o que la emisión de alta energía observada procedente de ella estaba llegando desde puntos calientes en la superficie, no de toda la superficie de la estrella. Pero la radiación desde un punto caliente tendría el aspecto de un pulso conforme rota la estrella, y no se vieron pulsos en la radiación estelar. La estrella también tenía un bajo campo magnético, lo cual haría improbable que dirigiera cualquier comportamiento pulsante.

Dado que una estrella pulsante con una superficie de puntos calientes parecía estar fuera de la ecuación, Heinke y su colega Wynn Ho de la Universidad de Southampton en el Reino Unido, trataron de encontrar una forma de abordar el problema del tamaño.

Para hacer esto, añadieron una atmósfera a los modelos de la estrella. Primero añadieron una atmósfera de hidrógeno, dado que se pensaba que en los campos gravitatorios extremos de una estrella de neutrones, las capas de la estrella se estratificarían rápidamente, con los elementos más pesados relegados al interior y los más ligeros en la capa más externa. El hidrógeno, por supuesto, es el elemento más ligero del universo.

Una atmósfera de hidrógeno infló el tamaño de la estrella hasta un radio de 4 km — mejor, pero aún no lo bastante grande. Intentarlo con una atmósfera de helio “ayudó, pero no mucho”, dijo Heinke.

El siguiente en la lista era el carbono, y en efecto, éste dio un radio en los modelos “que era el tamaño correcto para estrellas de neutrones”, dijo Heinke.

Pero esto deja a los investigadores con otra cuestión: ¿Cómo terminó la estrella con una atmósfera completamente hecha de carbono?

Atmósfera de carbono

Aquí es donde entra en juego la juventud de la estrella.

“Esta es la estrella de neutrones más joven que jamás hemos observado”, dijo Heinke. “El hecho es que sea tan joven significa que está realmente caliente de las estrellas de neutrones recientes”.

En este caso, “caliente” significa temperaturas por encima de 1000 millones de Kelvin. Ho y Heinke creen que la estrella “fue realmente capaz de llevar a cabo fusión nuclear en su superficie y quemar el hidrógeno y el helio para formar carbono”, explicó Heinke. (El hidrógeno y el helio proceden de una continua lluvia que cae sobre la superficie de la estrella procedentes de los escombros de la supernova).

Conforme la estrella envejezca, se enfriará sustancialmente y finalmente dejará de quemar hidrógeno y helio para formar carbono y desarrollará una atmósfera de hidrógeno, comenta Heinke.

Heinke y Ho planean probar este modelo en otras estrellas de neutrones jóvenes conocidas y ver si se sostiene el modelo. Sus hallazgos se detallan en el ejemplar del 5 de noviembre de la revista Nature.