Los astrónomos han descubierto por primera vez una estrella binaria extremadamente rara que, en aproximadamente un millón de años, explotará como una kilonova.
Las kilonovas siguen siendo fenómenos cósmicos enigmáticos. De hecho, se trata de explosiones muy potentes, unas 1000 veces más que una nova clásica, que expulsan elementos pesados como el oro. Además, sabemos que una kilonova se produce en sistemas binarios compactos, como cuando se fusionan dos estrellas de neutrones o una estrella de neutrones y un agujero negro. Sin embargo, nunca se ha estudiado directamente el precursor de una kilonova. Pero ahora eso ha cambiado.
Rara estrella binaria
De hecho, los astrónomos han descubierto una estrella binaria muy poco común utilizando el telescopio chileno SMARTS de 1,5 metros. El sistema se conoce como CPD-29 2176 y se encuentra a unos 11 400 años luz de la Tierra. Tras el descubrimiento de la estrella binaria, las observaciones de seguimiento permitieron a los investigadores identificar las órbitas y el tipo de estrellas que componen este sistema. Entre ellas, una estrella de neutrones creada por una supernova despojada y una estrella masiva a punto de transformarse en una supernova despojada.
¿Qué es una supernova despojada?
Una supernova despojada se produce cuando una estrella masiva ha llegado al final de su vida y explota. Entonces, en ese punto, es despojado de gran parte de su atmósfera exterior. En otras palabras, la estrella es “despojada” por una estrella acompañante. Esta clase de supernovas son menos potentes que las supernovas tradicionales, que expulsarían del sistema a una estrella compañera cercana.
“La estrella de neutrones se formó sin expulsar a su compañera del sistema”, afirma el investigador Noel Richardson. “Por tanto, una supernova despojada podría explicar por qué ambas estrellas se encuentran en una órbita tan estrecha”.
La kilonova
Como ya se ha mencionado, una kilonova se produce cuando dos estrellas de neutrones se fusionan. Y el CPD-29 2176 tiene todos los “ingredientes” adecuados para producir esa kilonova. Actualmente, ya se ha formado una estrella de neutrones en CPD-29 2176. Y la segunda está en camino. “Para ello, la otra estrella también tendrá que explotar como una supernova despojada”, explica Richardson. “Entonces, cuando las dos estrellas de neutrones resultantes colisionen y se fusionen, se producirá una kilonova”.
Esta imagen ilustra la evolución del sistema estelar binario CPD-29 2176. Etapa 1: dos estrellas masivas forman un sistema estelar binario. Etapa 2: la mayor de las dos estrellas se acerca al final de su vida. Etapa 3: la más pequeña de las dos estrellas “roba” material de su compañera mayor, despojándola de su atmósfera exterior. Etapa 4: la estrella mayor forma una supernova despojada. Etapa 5: tal y como se observa actualmente, la estrella de neutrones resultante comienza a “robar” material de su compañera, cambiando las tornas. Etapa 6: con la pérdida de gran parte de su atmósfera exterior, la estrella compañera también sufre una supernova despojada. Esta fase se producirá dentro de aproximadamente un millón de años. Etapa 7: dos estrellas de neutrones en órbita cercana, que antaño eran dos estrellas masivas. Etapa 8: las dos estrellas de neutrones siguen girando y acercándose en espiral. Etapa 9: ambas estrellas de neutrones colisionan y producen una potente kilonova, la fábrica cósmica de elementos pesados de nuestro universo. Imagen: CTIO/NOIRLab/NSF/AURA/P. Marenfeld
Extremadamente raro
Significa que los investigadores han descubierto un sistema estelar que algún día formará una kilonova. Y eso es un logro especialmente inteligente. De hecho, estos sistemas son extraordinariamente raros. Se cree que solo existen 10 sistemas de este tipo en toda la Vía Láctea. “Sabemos con certeza que la Vía Láctea contiene al menos 100 000 millones de estrellas, y probablemente cientos de miles de millones más”, afirma André-Nicolas Chené, coautor del estudio. “Esto significa que la probabilidad de que hayamos tropezado con el recién descubierto y extraño sistema binario es de una entre 10 000 millones. Antes de nuestro estudio, se estimaba incluso que solo deberían existir uno o dos sistemas de este tipo en una galaxia espiral como la Vía Láctea”.
Como aguja en un pajar
En resumen, los investigadores han encontrado realmente una aguja en un pajar cósmico. Pero eso no es lo único inusual. De hecho, al estudiar los precursores de las kilonovas, los astrónomos también esperan desvelar el misterio de su origen, lo que podría arrojar luz sobre cómo los elementos más pesados del universo ven la luz del día. “Durante bastante tiempo, los astrónomos han especulado sobre las condiciones exactas que conducen finalmente a una kilonova”, afirma Chené. “Nuestros nuevos resultados muestran que (en algunos casos) dos estrellas de neutrones pueden fusionarse cuando se formaron sin una explosión de supernova clásica”.
Así pues, aunque CPD-29 2176 tiene todo lo necesario para acabar produciendo una kilonova, corresponderá a futuros astrónomos estudiar ese acontecimiento. De hecho, pasarán otro millón de años antes de que la estrella masiva explote y se transforme en una segunda estrella de neutrones. Este nuevo remanente estelar y la estrella de neutrones preexistente tendrán entonces que fusionarse gradualmente en un ballet cósmico. Cuando finalmente se fusionen, la explosión de la kilonova resultante producirá ondas gravitatorias muy potentes y arrojará una gran cantidad de elementos pesados, entre ellos plata y oro.