Una enana blanca es expulsada de una supernova

• Título del artículo: Further insight on the hypervelocity white dwarf, LP 40-365 (GD 492): a nearby emissary from a single-degenerate Type Ia supernova
• Autores:  Roberto Raddi, Mark Hollands, Detlev Koester, et al.
• Institución del primer autor: Departamento de Física, Universidad de Warwick, UK
• Estado del artículo I:  Aceptado para publicación en el Astrophysical Journal (ApJ), acceso abierto en arXiv
• Astrobite original: A white dwarf kicked out of a Supernova por Mathew Green

Es probable que has oído hablar de las supernovas de tipo Ia. Estas supernovas están asociadas a un cierto tipo de estrella que explota. Son particularmente famosas por el hecho de que su brillo se puede calcular fácilmente a partir de otras características de la explosión. Si sabemos qué tan brillante es algo, y se puede medir cuanta de esa luz nos alcanza, entonces esto nos indica cuán lejos debe estar esa fuente de luz (“vela estándar” es el término común para objetos como este). Las supernovas de tipo Ia son útiles para los astrónomos que desean medir la distancia a galaxias lejanas, y forman un enlace en la escalera de distancia cósmica.

A pesar de cuán útiles son las supernovas de Tipo Ia, aún no comprendemos completamente cómo ocurren. Sabemos que necesita una enana blanca, y necesita que la masa de esta enana blanca aumente hasta que llegue a un punto crítico (el límite de masa de Chandrasekhar, que es aproximadamente 1.4 veces la masa del sol). Lo que no sabemos es qué hace que la masa de una enana blanca aumente para llegar a ese punto. Hay dos modelos que generalmente consideramos para saber cómo sucede esto. El primero consiste en que la enana blanca podría extraer lentamente materia de una estrella cercana. En segundo lugar, que dos enanas blancas podrían colisionar. Los dos modelos a menudo se denominan “degenerado simple” y “degenerado doble”, porque “objetos degenerados” es otro término para enanas blancas (un término relacionado con la física de su estructura). Las ventajas y desventajas de los dos modelos se han debatido durante décadas. En los últimos años, el debate parece haberse inclinado más hacia el canal de doble degenerado para la mayoría de las supernovas de Tipo Ia, y el canal degenerado único para algunas supernovas de Tipo Ia de aspecto inusual.

El año pasado, un equipo de astrónomos encontró una enana blanca llamada LP40-365. Esta estrella se mueve a través de la galaxia increíblemente rápido (alrededor de 500-800 km/s) y contiene una colección inusual de elementos. Los autores del artículo sugieren que esto es una remanente de una supernova de Tipo Ia, una enana blanca que intentó explotar pero sobrevivió. Estos autores estudiaron los espectros de la estrella (del telescopio Copernico) para tener una mejor idea de lo que estaba sucediendo con ella.

Espectro de LP40-365

Figura 1: El espectro de LP40-365. Arriba se muestra el espectro de baja resolución tomado para el artículo de hoy, mientras que la parte inferior muestra dos espectros de alta resolución. Las líneas negras muestran el espectro en sí, rojo el mejor-modelo encontrado por los autores de hoy. Las líneas espectrales de los elementos identificados están etiquetadas. Crédito: Figura 2 del artículo de hoy.

Desde su espectro, miden una temperatura de 8,000 a 1,0000 Kelvin (hacia el extremo frío para las enanas blancas) y una gravedad superficial entre 100 y 3000 veces mayor que la de la Tierra (las incertidumbres de este tamaño en la gravedad superficial no son muy infrecuentes). Esta gravedad superficial es muy baja para una enana blanca, lo que sugiere que tiene una masa inusualmente baja, lo que parece encajar con la teoría de que la enana blanca ha explotado parcialmente.

Figura 2: Abundancias medidas para varios elementos (puntos negros), escalados de forma que cero equivale a la abundancia de ese elemento en el sol. Para la comparación se muestran las abundancias de los mismos elementos para una enana blanca típica baja en masa (roja), una enana blanca contaminada con metal (verde) y una enana blanca de atmósfera de oxígeno (azul). Crédito: Figura 5 del artículo de hoy.

El espectro de LP40-365 es bastante complicado y muestra una multitud de elementos inusuales. Es raro que los astrónomos tengan que hablar sobre cualquier material más pesado que, por ejemplo, el oxígeno; en LP40-365 los autores de hoy encontraron helio, oxígeno, neón, sodio, magnesio, silicio, calcio, hierro, níquel, azufre, cromo, titanio y (importantemente) manganeso. Midieron la abundancia de cada uno de estos elementos (ver Figura 2). Encontraron que la enana blanca parece estar alrededor de 2/3 de helio y 1/3 de neón, con otros elementos que son como máximo el 2% de la masa. Sin embargo, subrayan las dificultades de modelar un sistema tan inusual: los elementos interactúan de formas que no se comprenden completamente y, por lo tanto, no se incluyen en el código del modelo, y hay varias características en el espectro de LP40-365 que no han podido entender.

La Supernova

La presencia de manganeso resulta ser una pista importante sobre cómo se formó esta enana blanca, específicamente, qué tipo de supernova de Tipo Ia la creó. La creación de manganeso solo ocurre bajo altas presiones, el tipo de presión que se encuentra en las enanas blancas de gran masa. Si la supernova se produjo a través del canal degenerado único, esto tiene sentido: nuestra enana blanca ha crecido hasta alcanzar su gran masa durante millones de años, por lo que ha tenido tiempo de sobra para que la presión aumente en respuesta a la gran masa. Sin embargo, en el canal degenerado, nuestras dos enanas blancas de masa normal colisionan y explotan casi de inmediato, y nunca se alcanza la presión necesaria. La presencia de manganeso es entonces una fuerte señal de que esta supernova fallida se formó a través del canal degenerado único.

Los autores también señalan que un remanente con esta composición, dominado por helio y neón, con muy poco carbono, es difícil de obtener a partir del progenitor de supernova de tipo Ia más comúnmente considerado (esto es una enana blanca con núcleo de carbono-oxígeno). En su lugar, apuntan hacia un tipo más raro de enana blanca que tiene núcleos de oxígeno-neón.

En cualquier caso, LP40-365 sería la primera enana blanca conocida que ha sobrevivido a una supernova de tipo Ia (fallida) y, como tal, abre algunas perspectivas interesantes para el futuro.