Se observa cómo las enanas blancas se convierten en cristales
Los astrónomos que usan la nave espacial Gaia de la ESA para mapear galaxias han descubierto la primera evidencia directa de que las enanas blancas forman núcleos cristalinos de oxígeno metálico y carbono. Este proceso de cristalización se predijo hace cinco décadas, pero no fue hasta la llegada de Gaia que los científicos pudieron observar suficientes de estos objetos con tanta precisión como para ver el patrón que revelaba el proceso. La impresión de cristalización de un artista en una estrella enana blanca.
Las enanas blancas son los restos de estrellas medianas similares a nuestro Sol. Una vez que estas estrellas han quemado todo el combustible nuclear de su núcleo, se despojan de sus capas externas, dejando atrás un núcleo caliente que comienza a enfriarse. Estos remanentes ultra-densos todavía emiten radiación térmica a medida que se enfrían, y son visibles para los astrónomos como objetos bastante débiles.
Se estima que hasta un 97% de las estrellas de nuestra Galaxia de la Vía Láctea se convertirán eventualmente en enanas blancas, mientras que las estrellas más masivas terminarán como estrellas de neutrones o agujeros negros. El enfriamiento de las enanas blancas dura miles de millones de años. Una vez que alcanzan cierta temperatura, la materia originalmente caliente dentro del núcleo de la estrella comienza a cristalizarse, volviéndose sólida. El proceso es similar al del agua líquida que se convierte en hielo en la Tierra a cero grados centígrados, excepto que la temperatura a la que se produce esta solidificación en las enanas blancas es extremadamente alta: unos 10 millones de grados centígrados. La impresión de un artista de algunos posibles caminos evolutivos para estrellas de diferentes masas iniciales.
Algunas protoestrellas, enanas marrones, nunca se calientan lo suficiente como para encenderse y convertirse en estrellas de pleno derecho, y simplemente se enfrían y se desvanecen. Las enanas rojas, el tipo de estrella más común, siguen ardiendo hasta que transforman todo su hidrógeno en helio, convirtiéndose en una enana blanca. Estrellas parecidas al sol se hinchan en gigantes rojos antes de inflar sus conchas externas en nebulosas coloridas mientras sus núcleos colapsan en una enana blanca. Las estrellas más masivas colapsan abruptamente una vez que se han quemado a través de su combustible, provocando una explosión de supernova o una explosión de rayos gamma, y dejando atrás una estrella de neutrones o un agujero negro. Crédito de la imagen: ESA.
Un equipo de investigación dirigido por el astrónomo de la Universidad de Warwick Pier-Emmanuel Tremblay seleccionó 15.000 candidatas a enanas blancas a unos 300 años luz de la Tierra a partir de las observaciones realizadas por Gaia y analizó datos sobre las luminosidades y colores de las estrellas. Identificaron un apilamiento, un exceso en el número de estrellas con colores y luminosidades específicas que no corresponden a ninguna masa o edad. "Vimos un montón de enanas blancas de ciertos colores y luminosidades que de otra manera no estaban vinculadas en términos de su evolución", explicó el Dr. Tremblay.
"Nos dimos cuenta de que no se trataba de una población de enanas blancas, sino del efecto del enfriamiento y cristalización previsto hace 50 años." El calor liberado durante este proceso de cristalización, que dura varios miles de millones de años, parece retrasar la evolución de las enanas blancas: las estrellas dejan de oscurecerse y, como resultado, aparecen hasta dos mil millones de años más jóvenes de lo que son en realidad. Esto, a su vez, tiene un impacto en nuestra comprensión de las agrupaciones estelares de las que forman parte estas enanas blancas. Este diagrama, conocido como diagrama de Hertzsprung-Russell, combina información sobre el brillo, el color y la distancia de más de 15.000 enanas blancas a 300 años luz de la Tierra.
Los datos, mostrados como puntos negros, son de la segunda versión del satélite Gaia de la ESA. En el diagrama, las líneas azules muestran la secuencia de enfriamiento de las enanas blancas con diferentes masas - 0,6, 0,9 y 1,1 veces la masa del Sol, respectivamente - como se predice en los modelos teóricos. Analizando los datos de Gaia, Tremblay et al. encontraron un montón de enanas blancas de ciertos colores y luminosidades (resaltadas con líneas anaranjadas) que de otra manera no estaban vinculadas entre sí en términos de su evolución. Los astrónomos se dieron cuenta de que esta acumulación no era una población distinta de enanas blancas, sino el efecto del frío.