Las estrellas condenadas a vivir por parejas



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Impresión artística de un sistema estelar binario.
Impresión artística de un sistema estelar binario.Universidad internacional de valencia

Que el sol no confunda. A pesar de que la estrella más cercana a la Tierra brilla por sí sola, lo más común es que las estrellas orbitan juntas en el universo. La coexistencia entre dos o más estrellas se denomina sistemas binarios, categoría que abarca una gran diversidad de pares estelares. Pero en concreto hay una que fascina a los astrónomos, las estrellas binarias de rayos X Be, que se centran en Valencia, hasta este viernes, el Congreso Internacional BeXRB2021, organizado por la Universidad Internacional de Valencia (VIU) en colaboración con la Agencia Espacial Europea ( ESE). El evento reúne a prácticamente más de un centenar de investigadores de veinte nacionalidades, procedentes de centros como las universidades de Oxford o George Washington y de instituciones como la NASA.

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Los sistemas binarios de rayos X Be-Companion (BeXRB), como se conoce a este tipo de estrellas en la astronomía moderna, todavía representan uno de los grandes acertijos de la historia cósmica. La unión consiste en unir una estrella tipo «Be» – de ocho a diez veces más masiva que el sol y que se asemeja a Saturno por su característico disco alrededor del ecuador, esculpido con la materia que se le escapa – con un objeto compacto, una estrella de neutrones o un agujero negro, cuya órbita elíptica alrededor de la estrella masiva significa que ambos están destinados a vivir en parejas.

La interacción, que emite rayos X, entre el disco y el objeto compacto, da lugar a una física y fenomenología muy interesante que va al límite de lo que sabemos, nos ayuda a promover modelos y confirmar teorías, por ejemplo, como Einstein. , sobre la estructura del espacio-tiempo y sobre el comportamiento de la materia en condiciones extremas

Pere Blay, profesor del VIU y astrónomo de apoyo del Instituto de Astrofísica de Canarias

«Hay una interacción, que emite rayos X, entre el disco y el objeto compacto, lo que da lugar a una física y fenomenología muy interesante que va al límite de lo que conocemos, nos ayuda a promover modelos y confirmar teorías». por ejemplo, como los de Einstein, sobre la estructura del espacio-tiempo y sobre el comportamiento de la materia en condiciones extremas. El interés natural por estos objetos ha aumentado en los últimos años ”, explica Pere Blay, coordinador de conferencias en Valencia, profesor del VIU y astrónomo de apoyo del Instituto de Astrofísica de Canarias.

Ilustración del agujero negro Cygnus X-1 tragando materia de la estrella con la que forma un sistema binario.
Ilustración del agujero negro Cygnus X-1 tragando materia de la estrella con la que forma un sistema binario.NASA | CXC | M.WEISS

La formación de los discos estelares Be todavía constituye uno de los misterios sin resolver más antiguos de la astronomía. “Aunque estas estrellas se conocen desde finales del siglo XIX, todavía no sabemos cómo pueden formar sus discos circunestelares. Cuando el material de este disco es atrapado por un agujero negro o una estrella de neutrones en un BeXRB, a través de su estudio, expandimos la frontera de nuestro conocimiento sobre su estructura o incluso la estructura de la materia ”, señala Blay.

Padres de los sistemas de ondas gravitacionales

Peter Kretschmar, responsable de supervisar los trabajos del telescopio XMM-Newton del Centro Europeo de Astronomía Espacial, destacó la escala «totalmente diferente» de este tipo de pares cósmicos, con una magnetosfera de cientos de miles de kilómetros, la materia ubicada en un estrella con un radio de 12 kilómetros y una columna de la que emergen rayos X de unos pocos metros o kilómetros, diminutas áreas de las que emerge un brillo decenas de miles de veces mayor que el del sol.

“Los BeXRB son interesantes porque son fuentes de luz con múltiples emisiones y diferentes niveles de actividad, con un espaciamiento regular determinado por el período orbital, pero no siempre sucede. A veces es bastante regular y otras no, y esta es una de las preguntas más importantes. Hay varias formas de entenderlo. Están trabajando muy duro para diseñar plantillas. Los más simples siguen la curva de luz a medida que la materia se acerca y se produce la emisión, pero hace 20 años comenzó otro en el que la interacción de la fuerza de marea del pequeño objeto a veces puede provocar una emisión. Otros modelos más elaborados sugieren que el disco está estirado o deformado ”, describe Kretschmar, quien agrega, como factor de interés, el estudio a lo largo del espectro electromagnético. «Algunos de estos sistemas binarios alcanzan no sólo los rayos X, sino también los rayos gamma, por lo que se pueden rastrear con telescopios ópticos, infrarrojos o radiotelescopios».

El origen de este tipo de sistema binario se da en la unión de dos estrellas, una girando alrededor de la otra, en la que la más masiva evoluciona más rápido y explota como una supernova, alternancia que cambia la configuración del sistema con una velocidad de movimiento diferente.

El origen de este tipo de sistema binario se da en la unión de dos estrellas, una girando alrededor de la otra, en la que la más masiva evoluciona más rápido y explota como una supernova, alternancia que cambia la configuración del sistema con una velocidad de movimiento diferente. . De la explosión queda un objeto compacto, una estrella de neutrones o un agujero negro, cuyo resultado, junto con una estrella masiva, es un sistema binario de rayos X. Evento cataclísmico de estas características ”, señala Blay, PhD en la multifrecuencia estudio de pistas de rayos X de sistemas.

Tan importante como analizar el pasado es saber qué pasará con estas estrellas binarias en el futuro. “La estrella masiva también está evolucionando y su forma natural está explotando como una supernova, de la cual también quedará un objeto de neutrones o un agujero negro. Si tras la explosión el sistema sobrevive y los objetos permanecen juntos tendremos, tendremos un sistema que podremos estudiar con los detectores LIGO o LISA, porque los sistemas de rayos X binarios son los progenitores de los sistemas que luego se detectan en ondas gravitacionales ”, describe Blay, coordinador de la conferencia, en cuya presentación analizó la relación entre los teléfonos móviles, el universo invisible y los sistemas binarios de rayos X.

La conexión con el teléfono móvil.

Muchos de los componentes de los teléfonos inteligentes escasean en la corteza terrestre, lo que es un dolor de cabeza para la industria. Una explicación de por qué elementos como metales preciosos, germanio, talio, tungsteno o neodimio son tan escasos se puede encontrar en estas estrellas binarias. Casi todos los componentes de nuestro teléfono inteligente ocurren en eventos cósmicos raros, como los sistemas binarios de rayos X.

En el núcleo de las estrellas, donde se cuece una fábrica de átomos, ocurren fenómenos de fisión que generan desde los más simples como el hidrógeno hasta cadenas de reacción más complejas que producen elementos más pesados ​​como el hierro. Pero para conseguir los ingredientes que permiten el diseño de teléfonos inteligentes, se requiere otro proceso más sofisticado, que nos obliga a dejar el interior de la estrella. “Para los elementos más pesados ​​necesitamos escenarios en los que el aporte de energía sea muy grande y tenemos evidencia de cómo se producen en las supernovas, pero las teorías aún no han podido explicar los elementos más pesados ​​como el oro, la plata, el tungsteno. . Los materiales más pesados ​​requieren entradas de energía aún mayores, como kilonovas, fusiones de estrellas de neutrones en el universo invisible, o una estrella de neutrones y un agujero negro, de un sistema binario. Por eso estos elementos son tan raros en el universo «, explica Blay.

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