Estrellas que roban helio a su compañera: el IAC apunta a la explicación de un viejo enigma astronómico
Durante décadas, los astrónomos no entendían por qué ciertas estrellas tenían demasiado helio. Un estudio reciente del IAC señala a sus compañeras como posibles responsables de ese viejo misterio.
En el eterno baile celestial entre parejas de estrellas, generalmente, una se queda con parte del material de la otra. Este intercambio podría resolver un misterio que lleva más de treinta años desconcertando a la comunidad astronómica, el exceso de helio observado en ciertas estrellas masivas.
Recientemente, un equipo encabezado por C. Martínez-Sebastián, del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) encontró indicios que podrían resolver esta anomalía química en la evolución de sistemas binarios.
El eterno baile gravitacional
El estudio se basó en estrellas de tipo O, astros extremadamente calientes, luminosos y masivos con una composición superficial que permite reconstruir procesos que ocurren al interior, no obstante que algunas muestran más helio del esperado, un problema conocido desde 1992 como la "discrepancia del helio".
Durante años se pensó que la rotación podía transportar elementos químicos desde el interior hasta la superficie. Pero los modelos no conseguían explicar las observaciones, especialmente ciertas relaciones entre el nitrógeno y la velocidad de giro.
Cuando dos estrellas están suficientemente próximas, la más masiva puede expandirse hasta desbordar su lóbulo de Roche (su región de influencia gravitacional), y ceder gas a la compañera. El proceso se llama transferencia de masa, una consecuencia de la evolución conjunta.
La estrella receptora empieza a acumular material procedente de capas cada vez más profundas de su vecina, donde las reacciones nucleares han modificado la composición original y aumentado la proporción de helio., generando una huella que podemos observar y medir.
Siete parejas, un patrón
El equipo reunió 45 sistemas binarios espectroscópicos con una estrella de tipo O a partir de los proyectos IACOB, MONOS y OWN. En ellos, los espectros muestran una componente, mientras que en la otra su detección es complicada.
Al cruzar abundancias y periodos orbitales, se identificaron 7 sistemas enriquecidos que completan una vuelta en unos 15 días o menos; entre los otros 38, sólo alrededor del 45 % lo hacen rápido, una coincidencia que respalda una conexión anterior.
Además, los 7 sistemas están clasificados como estrellas fugitivas, con movimientos peculiares respecto a su entorno; entre los 38 restantes, 4 presentan órbitas excéntricas y 3 muestran variaciones de brillo compatibles con deformaciones gravitatorias.
Entre ellos, hay un viejo conocido Cygnus X-1, cuyo componente invisible es un agujero negro muy estudiado. No significa que todos los demás oculten agujeros negros pero podrían albergar estrellas despojadas de sus capas externas u otros objetos compactos, algo pendiente de comprobar.
Supernovas, compañeras invisibles
El equipo propone la siguiente secuencia:
- Una estrella transfiere material enriquecido a su compañera; después,
- Explota como supernova o colapsa.
Esta explosión podría modificar la órbita e impulsar al sistema por la galaxia, dejando señales observables mucho tiempo después.
El estudio también compara las observaciones con modelos de evolución binaria. En una simulación reprodujo el aumento superficial de helio y periodos compatibles con los medidos. Aunque no es una reconstrucción definitiva para cada pareja.
Aun falta resolver el por qué no aparecen sistemas enriquecidos con periodos largos entre los examinados. Tal vez sean difíciles de identificar cuando sus estrellas giran rápidamente, o quizá algunas parejas terminaron separadas tras una explosión. En cualquiera de los casos, se necesitan nuevas observaciones.
Si se confirma el mecanismo en muestras más grandes, el helio dejará de ser únicamente una medida de composición y se convertirá en pista de interacciones estelares pasadas. Un hallazgo que nos ayudaría a perfeccionar los modelos para entender la evolucionan de estrellas masivas.