Los astrofísicos de la Universidad Northwestern y la Universidad de California en San Diego (UC San Diego) han descubierto el sistema binario enano ultrafrío más compacto jamás observado.
Las dos estrellas están tan cerca que les toma menos de un día terrestre dar una vuelta alrededor de la otra. En otras palabras, el «año» de cada estrella dura solo 20,5 horas.
El sistema recién descubierto, llamado LP 413-53AB, está compuesto por un par de enanas ultrafrías, una clase de estrellas de muy baja masa que son tan frías que emiten su luz principalmente en el infrarrojo, lo que las hace completamente invisibles para el ojo humano. . Sin embargo, son uno de los tipos más comunes de estrellas en el universo.
Anteriormente, los astrónomos solo habían detectado tres sistemas binarios enanos ultrafríos de período corto, todos los cuales son relativamente jóvenes, de hasta 40 millones de años. Se estima que LP 413-53AB tiene miles de millones de años, una edad similar a la de nuestro sol, pero tiene un período orbital que es al menos tres veces más corto que todos los binarios enanos ultrafríos descubiertos hasta ahora.
«Es emocionante descubrir un sistema tan extremo», dijo Chih-Chun «Dino» Hsu, un astrofísico del noroeste que dirigió el estudio. «En principio, sabíamos que estos sistemas deberían existir, pero aún no se habían identificado tales sistemas».
Hsu presentará esta investigación durante una conferencia de prensa en la 241ª Reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense en Seattle. El «descubrimiento de la binaria enana ultrafría de período más corto» tendrá lugar el martes 10 de enero a las 2:15 p. m. PST, como parte de una sesión sobre «Las estrellas y su actividad».
Hsu es investigador postdoctoral en física y astronomía en la Facultad de Artes y Ciencias Weinberg de Northwestern y miembro del Centro de Exploración e Investigación Interdisciplinaria en Astrofísica (CIERA) de Northwestern. Comenzó este estudio mientras tenía un Ph.D. estudiante en UC San Diego, donde fue asesorado por el profesor Adam Burgasser.
El equipo descubrió por primera vez el extraño sistema binario mientras exploraba datos de archivo. Hsu desarrolló un algoritmo que puede modelar una estrella en función de sus datos espectrales. Al analizar el espectro de luz emitido por una estrella, los astrofísicos pueden determinar la composición química, la temperatura, la gravedad y la rotación de la estrella. Este análisis también muestra el movimiento de la estrella a medida que se acerca y se aleja del observador, lo que se conoce como velocidad radial.
Al examinar los datos espectrales de LP 413-53AB, Hsu notó algo extraño. Las primeras observaciones captaron el sistema cuando las estrellas estaban aproximadamente alineadas y sus líneas espectrales se superponían, lo que llevó a Hsu a creer que era solo una estrella. Pero a medida que las estrellas se movían en su órbita, las líneas espectrales se desplazaron en direcciones opuestas, dividiéndose en pares en los datos espectrales posteriores. Hsu se dio cuenta de que en realidad había dos estrellas encerradas en un binario increíblemente compacto.
Usando poderosos telescopios en el Observatorio WM Keck, Hsu decidió observar el fenómeno por sí mismo. El 13 de marzo de 2022, el equipo dirigió los telescopios hacia la constelación de Tauro, donde se encuentra el sistema binario, y lo observó durante dos horas. Luego, siguieron con más observaciones en julio, octubre y diciembre.
«Cuando estábamos haciendo esta medición, pudimos ver que las cosas cambiaban en un par de minutos de observación», dijo Burgasser. «La mayoría de los binarios que seguimos tienen períodos de órbita de años. Entonces, obtienes una medida cada pocos meses. Luego, después de un tiempo, puedes armar el rompecabezas. Con este sistema, pudimos ver las líneas espectrales moviéndose en tiempo real». Es increíble ver que algo suceda en el universo en una escala de tiempo humana».
Las observaciones confirmaron lo que predijo el modelo de Hsu. La distancia entre las dos estrellas es aproximadamente el 1% de la distancia entre la Tierra y el sol. «Esto es notable, porque cuando eran jóvenes, de algo así como 1 millón de años, estas estrellas habrían estado una encima de la otra», dijo Burgasser.
El equipo especula que las estrellas migraron entre sí a medida que evolucionaban, o podrían haberse juntado después de la expulsión de un tercer miembro estelar, ahora perdido. Se necesitan más observaciones para probar estas ideas.
Hsu también dijo que al estudiar sistemas estelares similares, los investigadores pueden aprender más sobre planetas potencialmente habitables más allá de la Tierra. Las enanas ultrafrías son mucho más débiles y tenues que el sol, por lo que cualquier mundo con agua líquida en su superficie, un ingrediente crucial para formar y mantener la vida, debería estar mucho más cerca de la estrella. Sin embargo, para LP 413-53AB, la distancia de la zona habitable es la misma que la órbita estelar, lo que hace imposible la formación de planetas habitables en este sistema.
«Estas enanas ultrafrías son vecinas de nuestro sol», dijo Hsu. «Para identificar anfitriones potencialmente habitables, es útil comenzar con nuestros vecinos cercanos. Pero si los binarios cercanos son comunes entre los enanos ultrafríos, es posible que se encuentren pocos mundos habitables».
Para explorar completamente estos escenarios, Hsu, Burgasser y sus colaboradores esperan identificar más sistemas binarios enanos ultrafríos para crear una muestra de datos completa. Los nuevos datos de observación podrían ayudar a fortalecer los modelos teóricos para la formación y evolución de estrellas binarias. Sin embargo, hasta ahora, encontrar estrellas binarias ultrafrías ha sido una hazaña rara.
«Estos sistemas son raros», dijo Chris Theissen, coautor del estudio y becario postdoctoral del canciller en UC San Diego. «Pero no sabemos si son raros porque rara vez existen o porque simplemente no los encontramos. Esa es una pregunta abierta. Ahora tenemos un punto de datos sobre el que podemos comenzar a construir. Estos datos habían estado sentados en el archivo durante mucho tiempo. La herramienta de Dino nos permitirá buscar más binarios como este».
