Por primera vez para las enanas blancas, los núcleos
quemados de estrellas muertas, los astrónomos han descubierto que al menos un
miembro de esta familia cósmica tiene dos caras. Un lado de la enana blanca
está compuesto de hidrógeno, mientras que el otro está formado por helio.
«La superficie de la enana blanca cambia
completamente de un lado a otro», dice Ilaria Caiazzo, investigadora
postdoctoral en Caltech que dirige un nuevo estudio sobre los hallazgos en la
revista Nature. «Cuando muestro las observaciones a la gente,
quedan impresionadas».
Las enanas blancas son los restos hirvientes de estrellas
que alguna vez fueron como nuestro sol. A medida que las estrellas envejecen,
se hinchan en gigantes rojas; Eventualmente, su material esponjoso exterior es
soplado y sus núcleos se contraen en enanas blancas densas y ardientes. Nuestro
sol evolucionará en una enana blanca en unos 5 mil millones de años.
La enana blanca recién descubierta, apodada Janus por el
dios romano de la transición de dos caras, fue descubierta inicialmente por la
Zwicky Transient Facility (ZTF), un instrumento que escanea los cielos todas
las noches desde el Observatorio
Palomar de Caltech, cerca de San Diego. Caiazzo había estado
buscando enanas
blancas altamente magnetizadas, como el objeto conocido como ZTF J1901 + 1458, que
ella y su equipo encontraron previamente usando ZTF. Un objeto candidato
destacó por sus rápidos cambios en el brillo, por lo que Caiazzo decidió
investigar más a fondo con el instrumento CHIMERA en Palomar, así
como HiPERCAM en
el Gran Telescopio Canarias en las Islas Canarias de España. Esos datos
confirmaron que Janus gira sobre su eje cada 15 minutos.
Observaciones posteriores realizadas con el Observatorio
W. M. Keck en la cima de Maunakea en Hawai revelaron la dramática naturaleza de
doble cara de la enana blanca. El equipo utilizó un instrumento llamado
espectrómetro para difundir la luz de la enana blanca en un arco iris de
longitudes de onda que contienen huellas químicas. Los datos revelaron la
presencia de hidrógeno cuando un lado del objeto estaba a la vista (sin signos
de helio), y solo helio cuando el otro lado giraba a la vista.
¿Qué causaría que una enana blanca flotando sola en el
espacio tuviera caras tan drásticamente diferentes? El equipo reconoce que
están desconcertados, pero han presentado algunas teorías posibles. Una idea es
que podemos estar presenciando a Janus experimentando una rara fase de evolución
de la enana blanca.
«No todas, pero algunas enanas blancas pasan de
estar dominadas por hidrógeno a helio en su superficie», explica Caiazzo.
«Podríamos haber atrapado a una de esas enanas blancas en el acto».
Después de que se forman las enanas blancas, sus
elementos más pesados se hunden en sus núcleos y sus elementos más ligeros,
siendo el hidrógeno el más ligero de todos, flotan hacia la parte superior.
Pero con el tiempo, a medida que las enanas blancas se enfrían, se cree que los
materiales se mezclan. En algunos casos, el hidrógeno se mezcla en el interior
y se diluye de tal manera que el helio se vuelve más frecuente. Janus puede
encarnar esta fase de transición, pero una pregunta apremiante es: ¿por qué la
transición está ocurriendo de una manera tan inconexa, con un lado
evolucionando antes que el otro?
La respuesta, según el equipo científico, puede estar en
los campos magnéticos.
«Los campos magnéticos alrededor de los cuerpos
cósmicos tienden a ser asimétricos, o más fuertes en un lado», explica
Caiazzo. «Los campos magnéticos pueden impedir la mezcla de materiales.
Entonces, si el campo magnético es más fuerte en un lado, entonces ese lado
tendría menos mezcla y, por lo tanto, más hidrógeno».
Otra teoría propuesta por el equipo para explicar las dos
caras también depende de los campos magnéticos. Pero en este escenario, se cree
que los campos cambian la presión y la densidad de los gases atmosféricos.
«Los campos magnéticos pueden conducir a presiones
de gas más bajas en la atmósfera, y esto puede permitir que se forme un
‘océano’ de hidrógeno donde los campos magnéticos son más fuertes», dice
el coautor James
Fuller, profesor de astrofísica teórica en Caltech. «No sabemos cuáles
de estas teorías son correctas, pero no podemos pensar en otra forma de
explicar los lados asimétricos sin campos magnéticos».
Para ayudar a resolver el misterio, el equipo espera encontrar
más enanas blancas similares a Janus con el estudio del cielo de ZTF. «ZTF
es muy bueno para encontrar objetos extraños», dice Caiazzo. Los estudios
futuros, como los que realizará el Observatorio Vera C. Rubin en Chile, dice,
deberían facilitar aún más la búsqueda de enanas blancas variables.
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