Una enana blanca "imposible" identificada en datos de Kepler

Aunque la misión principal de Kepler terminó hace años, el conjunto de datos resultante sigue siendo un vasto campo de juego en el que los astrónomos continúan descubriendo nuevas sorpresas en las curvas estelares de luz. ¿Lo último? Evidencia de una enana blanca que desafía todas las expectativas.

En la ilustración de este artista de la auto lente, una enana blanca transita frente a una estrella compañera, gravitacionalmente la estrella detrás de ella.
NASA / JPL-Caltech

Formando un peso ligero

Impresión artística de una enana blanca de masa extremadamente baja (primer plano) orbitando una enana blanca más típica (fondo).
CfA / David A. Aguilar

Las enanas blancas vienen en una variedad de diferentes tamaños. Una enana blanca típica podría tener alrededor de 0, 6 de masa solar y surgir cuando una estrella aislada de unas pocas veces la masa del Sol se expande en un gigante rojo, agota su suministro de combustible y se hincha de sus capas externas, dejando atrás su muerta, densa núcleo.

Pero algunas enanas blancas observadas tienen masas mucho más bajas, digamos, entre 0.15 y 0.3 de masa solar. Para producir una masa remanente tan pequeña, la masa de la estrella progenitora inicial también tendría que ser muy baja. Pero esto plantea un problema: las estrellas más pequeñas tardan más en evolucionar, por lo que una estrella de tan baja masa necesitaría más tiempo que la edad del universo para agotar su suministro de combustible.

Dado que la evolución estelar aislada no puede explicar enanas blancas de masa extremadamente baja, los astrónomos se han decidido por otra explicación: las interacciones binarias. En este escenario, la órbita cercana de dos estrellas en un binario da como resultado que el material se separe de la estrella progenitora, lo que acelera su pérdida de masa y le permite evolucionar hacia una enana blanca de muy baja masa.

Hasta ahora, esta explicación se ha ajustado a nuestras observaciones. Pero ahora, el descubrimiento de una nueva enana blanca de baja masa está desafiando nuestra comprensión.

Diagrama de ejemplo de un sistema binario de auto lente diferente, KOI-3278. Cuando la enana blanca pasa entre nosotros y la estrella primaria, el aumento gravitacional provoca un brillo en la curva de luz que detectamos. Para KIC 8145411, no observamos una ocultación, porque la luz de la enana blanca es demasiado débil para detectarla directamente.
Eric Agol

Sorpresa de auto lente

En una nueva publicación, un equipo de científicos dirigido por Kento Masuda (miembro de la NASA Sagan en la Universidad de Princeton) presenta el descubrimiento del sistema binario KIC 8145411 a partir de datos de Kepler. Este binario único es uno de los únicos cinco sistemas de auto-lente conocidos: un objeto en el binario capta gravitacionalmente la luz del otro cuando pasa por delante una vez por órbita.

Masuda y sus colaboradores utilizan observaciones de seguimiento del Observatorio Fred Lawrence Whipple en Arizona y el telescopio Subaru en Hawai para precisar las propiedades del sistema, confirmando que estamos viendo una enana blanca de masa solar de 0.2 que orbita alrededor de un Sol. estrella en una órbita eclipsante de borde.

Pero aquí está el problema: la órbita de KIC 8145411 es bastante amplia, a 1.28 UA (un período de ~ 450 días), diez veces más ancha para que el progenitor primario y la enana blanca hayan interactuado de la manera que esperaríamos. ¿Cómo, entonces, llegó a existir esta enana blanca "imposible"?

La punta del iceberg

Masas de enanas blancas conocidas en binarios y sus períodos orbitales. El sistema KIC 8145411 es un claro caso atípico, con una masa de baja y una órbita muy amplia. Click para agrandar.
Masuda y col. 2019 / Astrophysical Journal Letters 2019

Masuda y sus colaboradores discuten algunos mecanismos de formación propuestos, como las interacciones con un objeto terciario expulsado o tragado, pero ninguno de ellos es especialmente satisfactorio.

¿Qué es lo siguiente? Los autores señalan que solo teníamos una probabilidad de 1 en 200 de detectar este sistema en particular, debido a su orientación de borde, lo que probablemente significa que KIC 8145411 es solo la punta del iceberg. Ahora que sabemos lo que estamos buscando, las búsquedas dedicadas pueden generar muchos más de estos sistemas en el futuro, ¡con suerte nos ayudarán a explicar por qué esta enana blanca es posible después de todo!

Citación

"Descubrimiento de una enana blanca de 0.2 M en una órbita inusualmente ancha alrededor de una estrella similar al Sol", Kento Masuda et al 2019 ApJL 881 L3. doi: 10.3847 / 2041-8213 / ab321b


Esta publicación apareció originalmente en AAS Nova, que presenta aspectos destacados de investigaciones de las revistas de la American Astronomical Society.