Qué es el canibalismo estelar que promueve la evolución del Universo

Nuevos estudios científicos nos revelan la vida de las estrellas binarias cercanas para aclarar la comprensión de la fascinante dinámica del universo. La opinión de un experto a Infobae

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Astrónomos publican un paper científico para observar mejor el comportamiento del canibalismo estelar . (Imagen Ilustrativa Infobae)
Astrónomos publican un paper científico para observar mejor el comportamiento del canibalismo estelar . (Imagen Ilustrativa Infobae)

El canibalismo es el acto o práctica de alimentarse con miembros de la propia especie. Si bien existe en el mundo animal, en lo humanos se llama antropofagia. Pero a nivel cosmológico, se denomina canibalismo estelar.

Y para hablar estrictamente de canibalismo estelar tenemos que referirnos a ejemplos en los que una estrella devora parcial o completamente a otra. Y en el Universo, los ejemplos que más se observan de esta situación es cuando en los sistemas estelares binarios una de las estrellas evoluciona más rápido que la otra y si están lo suficientemente cerca, la gravedad provoca que el material se transfiera de una a otra.

La astronomía explica que este canibalismo cósmico ocurre en un sistema en el que una estrella llegó a la fase de enana blanca mientras que la otra sigue siendo una gigante roja. El material de la gigante es capturado por la enana blanca, que va aumentando su masa lentamente. Este aumento de masa se traduce en un aumento de luminosidad y, puede llegar a ser tal, que incluso se produzca la creación y explosión de una supernova.

Cúmulo globular NGC 6652, donde el canibalismo estelar es recurrente
(ESA/HUBBLE & NASA, A. SARAJEDINI, G. PIOTTO)
Cúmulo globular NGC 6652, donde el canibalismo estelar es recurrente (ESA/HUBBLE & NASA, A. SARAJEDINI, G. PIOTTO)

En un importante estudio científico que analiza el canibalismo estelar, científicos que trabajan con los poderosos telescopios del Centro de Astronomía de Alta Resolución Angular (CHARA) del Estado de Georgia han completado un trabajo en un grupo de estrellas que se sospecha que han devorado la mayor parte del gas de las estrellas compañeras en órbita. Y estas sensibles mediciones han detectado directamente el débil brillo de las estrellas canibalizadas.

La nueva investigación, dirigida por el investigador asociado postdoctoral Robert Klement, se publica en The Astrophysical Journal. El trabajo identifica nuevas órbitas de estrellas subenanas despojadas que rodean estrellas masivas de rápido giro, lo que lleva a una nueva comprensión de la trayectoria de vida de las estrellas binarias cercanas.

“Lo primero para entender acá sería el hecho de que un grupo importante de estrellas en el universo no están solas sino que se encuentran en sistemas de dos, tres o cuatro estrellas. Y que los sistemas binarios, o sea sistemas de dos estrellas, son bastante comunes y muy importantes, porque nos permiten obtener información sobre las estrellas que normalmente en estrellas aisladas no se pueden observan. Y esa es una de las cosas importantes de este estudio científico que mide y determina nuevas órbitas muy precisas que permiten obtener masas, o sea obtener el contenido de la materia que tiene cada una de estas estrellas estudiadas”, precisó a Infobae el astrónomo Marcelo Miller.

El poder combinado de los telescopios espaciales Hubble y Webb de la NASA para determinar distancias precisas a una clase especial de estrella variable que se utiliza para calibrar la tasa de expansión del universo. (WEBB SPACE TELESCOPE)
El poder combinado de los telescopios espaciales Hubble y Webb de la NASA para determinar distancias precisas a una clase especial de estrella variable que se utiliza para calibrar la tasa de expansión del universo. (WEBB SPACE TELESCOPE)

Y agregó: “Determinar masas en general es una cosa complicada pero es fundamental cuando queremos contrastar la teoría con las observaciones. Tenemos que saber cuánta masa tiene la estrella que estamos mirando. En sistemas binarios como estos, se facilita porque midiendo las órbitas uno puede determinar la masa de las estrellas”.

Los científicos que llevaron adelante las observaciones con telescopios de alta potencia, observaron a una colección de estrellas de la línea de emisión B relativamente cercanas, o “estrellas Be”. Se trata de estrellas que giran rápidamente y que se cree que albergan compañeras en órbita inusuales.

Los expertos afirman que las estrellas Be probablemente se forman a partir de intensas interacciones entre pares cercanos de estrellas. Los astrónomos han descubierto que muchas estrellas se encuentran en estos pares, una tendencia que es especialmente cierta entre estrellas más masivas que nuestro Sol. Las parejas con pequeñas separaciones enfrentan un destino tumultuoso, porque crecen en tamaño a medida que envejecen y pueden alcanzar una dimensión similar a su separación.

El centro de la Vía Láctea en luz infrarroja, visto por el Telescopio Espacial Spitzer. Un estudio reciente muestra menos tipos de planetas más comunes en las afueras de nuestra galaxia. (NASA, JPL-CALTECH, SUSAN STOLOVY (SSC/CALTECH) ET)
El centro de la Vía Láctea en luz infrarroja, visto por el Telescopio Espacial Spitzer. Un estudio reciente muestra menos tipos de planetas más comunes en las afueras de nuestra galaxia. (NASA, JPL-CALTECH, SUSAN STOLOVY (SSC/CALTECH) ET)

Y aclararon que cuando esto sucede, el gas de la estrella en crecimiento puede cruzar la brecha entre la pareja, de modo que la compañera pueda deleitarse con la corriente de gas transferida. Este proceso de canibalización eventualmente despojará a la estrella donante de masa de casi todo su gas y dejará atrás el diminuto núcleo caliente de su antiguo centro de combustión nuclear.

Decimos canibalismo estelar cuando en sistemas binarios de los que hablábamos antes hay estrellas que de alguna manera se forman y evolucionan juntas en algunos casos estando suficientemente cerca. Cuando las estrellas evolucionan y en particular cuando se inflan en etapas posteriores más avanzadas de su evolución y adquieren un tamaño bastante más grande lo que pasa es que empiezan a perder material y a transferir ese material a la estrella compañera y a eso es lo que uno habla de canibalismo. Una de las estrellas lo que está haciendo es desgarrando y comiéndose a la compañera de a poco”, sostuvo Miller.

Y completó: “La estrella que recibe material, no solamente recibe material de la compañía y aumenta su masa, su tamaño, sino que además, con el material recibe lo que llamaríamos aumento angular, que es una cantidad, pero en esencia lo que recibe es que a medida que va aumentando su material va aumentando su velocidad de giro cada vez más rápido, y eso forma estas estrellas BE de las que trata este artículo. Son estrellas que giran tan rápido, que de alguna manera están girando en el límite de lo que les permite tener una estructura más o menos estable, y van perdiendo material por el ecuador, formando un disco de decresión, a diferencia de los discos en sistemas de formación planetaria, llamados discos de acreción, que es donde el material va cayendo sobre la estrella”.

La nube de Rho Ophiuchi, la región de formación de estrellas más cercana a la Tierra, capturada por el telescopio espacial James Webb, es un sitio donde nacen y mueren estrellas permanentemente. (NASA, ESA, CSA, STScI, Klaus Pontoppidan (STScI) Image Processing Alyssa Pagan (STScI) vía AP)
La nube de Rho Ophiuchi, la región de formación de estrellas más cercana a la Tierra, capturada por el telescopio espacial James Webb, es un sitio donde nacen y mueren estrellas permanentemente. (NASA, ESA, CSA, STScI, Klaus Pontoppidan (STScI) Image Processing Alyssa Pagan (STScI) vía AP)

Miller aclaró que “acá el disco se forma porque se va escapando por el ecuador como consecuencia de que la estrella gira muy rápido. Estos procesos son muy interesantes, en particular si uno quiere entender la evolución de sistemas binarios, entender cómo un montón de sistemas de estrellas binarias están y cómo llegaron al estado en el cual están, es fundamental entender los procesos de transferencia de masa y la evolución de un porcentaje enorme de las estrellas, que no se forman solas, sino que se forman en sistemas. Lo que en definitiva es fundamental para poder contrastar la teoría con la observación”.

El complejo astronómico CHARA Array utiliza 6 telescopios repartidos por la cima del Monte Wilson para actuar como un enorme telescopio único de 330 metros de diámetro. Esto brinda a los astrónomos la capacidad de separar la luz de pares de estrellas incluso con desplazamientos angulares muy pequeños. Klement también utilizó las cámaras MIRC-X y MYSTIC, construidas en la Universidad de Michigan y la Universidad de Exeter en el Reino Unido, que pueden registrar la señal luminosa de objetos muy brillantes y muy débiles que se encuentran muy juntos.

En el estudio publicado, los investigadores querían determinar si las estrellas Be habían sido giradas por transferencia de masa y alojadas en órbita alrededor de estrellas despojadas. El astrónomo y líder de la publicación científica, Klement se embarcó en un programa de observación de dos años en CHARA y su trabajo rápidamente dio sus frutos. Descubrió la tenue luz de compañeros despojados en nueve de las 37 estrellas Be. Se centró en siete de estos objetivos y pudo seguir el movimiento orbital del cadáver estelar alrededor de la estrella Be.

Mirada de alta resolución en infrarrojo cercano del telescopio espacial James Webb a Herbig-Haro 211 donde ocurre este canibalismo estelar (ESA/WEBB, NASA, CSA)
Mirada de alta resolución en infrarrojo cercano del telescopio espacial James Webb a Herbig-Haro 211 donde ocurre este canibalismo estelar (ESA/WEBB, NASA, CSA)

“Las órbitas son importantes porque nos permiten determinar las masas de los pares de estrellas. Nuestras mediciones de masa indican que las estrellas despojadas lo perdieron casi todo. En el caso de la estrella HR2142, la estrella despojada probablemente pasó de 10 veces la masa del Sol a aproximadamente una masa solar”, afirmó Klement.

No se detectaron estrellas despojadas alrededor de cada estrella Be, y los investigadores creen que en algunos de estos casos, el cadáver se ha transformado en una pequeña estrella enana blanca, demasiado débil para detectarla incluso con el conjunto CHARA. En otros casos, puede ser que la interacción fuera tan intensa que las estrellas se fusionaran para convertirse en una estrella de rápida rotación.

Klement ahora está ampliando la búsqueda de estrellas desnudas en órbita para convertirlas en estrellas Be en el cielo austral utilizando el interferómetro del Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral en Chile. También está trabajando con Luqian Wang en los Observatorios de Yunnan en China en una investigación utilizando el Telescopio Espacial Hubble de la NASA para detectar la tenue luz de los compañeros despojados. Debido a que estos cadáveres están calientes, son relativamente más brillantes en las longitudes de onda ultravioleta que sólo pueden observarse con el Telescopio Espacial Hubble.

La importancia de los hallazgos de CHARA

Esta imagen del Hubble captura a Caldwell 78 (o NGC 6541), un cúmulo de estrellas globulares a aproximadamente 22.000 años luz de la Tierra.
(NASA, ESA, Y G. PIOTTO)
Esta imagen del Hubble captura a Caldwell 78 (o NGC 6541), un cúmulo de estrellas globulares a aproximadamente 22.000 años luz de la Tierra. (NASA, ESA, Y G. PIOTTO)

“Este estudio de las estrellas Be, y el descubrimiento de nueve estrellas compañeras débiles, demuestra verdaderamente el poder de CHARA”, precisó Alison Peck, directora de programa de la División de Ciencias Astronómicas de la Fundación Nacional de Ciencias, que respalda el CHARA Array. “El uso de la excepcional resolución angular y el alto rango dinámico del conjunto nos permite responder preguntas sobre la formación y evolución de estrellas que nunca antes habían sido posibles de responder”, agregó la especialista.

Douglas Gies, director de CHARA Array, dijo que la investigación finalmente ha descubierto una etapa oculta clave en la vida de pares estelares cercanos. “El estudio CHARA Array de las estrellas Be ha revelado directamente que estas estrellas se crearon mediante una transformación total por transferencia de masa. Ahora estamos viendo, por primera vez, el resultado del festín estelar que dio lugar a las estrellas despojadas”, concluyó.