Científicos explican las raras y brillantes explosiones de las estrellas novas

Wikimedia commons

Un equipo de astrofísicos de Estados Unidos, Estonia, Chile, Australia y Japón explicó las inusuales y brillantes explosiones de estrellas novas, que no encajan en la teoría generalmente aceptada. A partir del análisis de la radiación de la nova ASASSN-16ma, se deduce que estas son causadas por golpes, fuertes colisiones que ocurren cuando el viento estelar supera al gas descargado. El artículo fue publicado en la revista Nature Astronomy.

Las novas son estrellas cuya luminosidad se incrementa repentinamente en varios órdenes de magnitud (aproximadamente mil millones de veces), de modo que algunas estrellas invisibles a simple vista se hacen visibles. Todas los novas son sistemas binarios

que tienen una enana blanca y una estrella compañera. Poco a poco, la enana blanca atrae la sustancia de la segunda estrella, formando un disco de acrecimiento. A medida que el gas se acumula en la capa superficial, comienzan a producirse reacciones termonucleares que se aceleran explosivamente porque se pierde el equilibrio hidrostático. Como resultado, se forma una onda de choque, dejando caer la capa externa de la envoltura de gas caliente al espacio exterior. Si en la estrella compañera queda suficiente sustancia, el proceso se repite tiempo después.

Dependencia de la intensidad de radiación de la estrella nova ASASSN-16ma del tiempo: radiación gamma (a) y radiación visible (b). El tiempo se cuenta en los días julianos. / Nature Astronomy

Para explicar la discrepancia entre el brillo teóricamente permisible y el observado, los científicos propusieron la siguiente teoría: en primer lugar, todo va de acuerdo al escenario clásico: una enana blanca atrae la sustancia de la estrella compañera, desencadena reacciones termonucleares, y abandona la capa exterior de la envoltura caliente. La onda de choque resultante se mueve a una velocidad de cientos de kilómetros por segundo. Sin embargo, al poco tiempo la estrella empieza a emitir un viento estelar, que se mueve más rápido, alcanza al gas e interactúa con él, causando radiación óptica y gamma.

La interacción puede ocurrir según dos modelos: hadrónicos y leptónicos. En el modelo hadrónico, la radiación gamma se forma durante las colisiones de iones acelerados de viento estelar con iones de la envoltura del gas. En el modelo leptónico, los rayos gamma aparecen durante la desaceleración de electrones acelerados y en el curso del efecto Compton (el aumento de la longitud de onda de un fotón de rayos X cuando choca con un electrón libre y pierde parte de su energía). Ambas teorías conducen a aproximaciones plausibles de datos experimentales, pero los científicos prefieren el modelo hadrónico, ya que describe con mayor precisión los procesos que ocurren en el gas ionizado.

Los modelos propuestos permiten explicar la correlación entre la radiación óptica y la radiación gamma en la nova ASASSN-16ma, así como el brillo inusualmente elevado de algunas novas. Entender el mecanismo ayudará a los científicos a acelerar partículas hasta una energía de cientos de gigaelectronvoltios.

Dmitry Trunin

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