Estudiantes del IFA lideran investigación sobre el “baile orbital” de novas enanas
18 de Octubre de 2024
Las variables cataclísmicas son estrellas binarias que consisten en una enana blanca (una estrella muy compacta) y otra estrella compañera de baja masa que crea un flujo permanente de gas desde su atmósfera hacia la enana blanca. Este gas se acumula en un disco de acreción alrededor de la enana blanca. Si el disco llega a una masa y densidad límite, cambia sus parámetros en el sentido que permite la caída de gran parte del disco hacia la superficie de la enana blanca, transformando energía potencial en radiación. De repente, la estrella está mucho más brillante. Esto pasa a las novas enanas, un subgrupo de las estrellas cataclísmicas que se caracterizan por erupciones: su brillo aumenta por más de un factor 100 en pocas horas, llega a un máximo y vuelve en pocos días después a su estado débil anterior. Estos cambios dramáticos se repiten y permiten estudiar el disco de acreción en muy diferentes estados; por eso estas estrellas binarias en interacción sirven como verdaderos laboratorios de la astrofísica estelar.
El parámetro básico para el estudio de estas binarias es su periodo orbital, que es la duración de una revolución entera del sistema estelar alrededor se su centro de masa; este “año” de la binaria es muy corto, típicamente entre 70 minutos y unos 2 días terrestres. Periodos cortos implican sistemas binarios muy pequeños, con componentes cercanas entre sí, la condición necesaria para un flujo de gas interno y la existencia del disco de acreción.
Hoy se conocen más de 14000 novas enanas catalogadas y detectadas según sus erupciones llamativas. Sólo para 6% de ellas, unas 830 novas enanas, se conoce sus periodos orbitales, determinados con telescopios grandes que detectan eclipses u otras variaciones periódicas según su periodo orbital. Esto requiere un seguimiento permanente durante varias noches de observación para cada estrella. Cómo el tiempo disponible en estos telescopios es valioso y muy solicitado, es prácticamente imposible conseguir suficientes noches de observación para aumentar así en forma significativa el número de novas enanas con periodos orbitales conocidos.
Por otro lado, hoy día hay bases de datos astronómicos públicos que se pueden consultar. Por ejemplo, Gaia es un telescopio espacial hecho para medir las distancias precisas de muchos millones de estrellas débiles, hasta la magnitud 20m. Gaia también toma datos fotométricos de alta precisión de estas estrellas, entre ellas también aquellos de muchas novas enanas. Sin embargo, estos datos no son continuos, sino distanciados para cada estrella por varios días, semanas o meses, y a veces con pausas de años. ¿Son útiles para determinar periodos de pocas horas?
A primera vista, la mayoría de los investigadores van a rechazar esta posibilidad, pero el profesor Dr. Nikolaus Vogt formó un grupo de estudiantes del IFA de pre- y posgrado que se dedicaron a desarrollar, programar y aplicar métodos de un análisis apropiado a los datos fotométricos de Gaia. El proyecto resultó exitoso y permitió determinar periodos orbitales y curvas de luz de un total de 75 novas enanas con periodos desconocidos anteriormente, y de otras 27 novas enanas cuyo periodo, antes determinado, fue confirmado y mejorado en su precisión. Esto aumenta el número de la totalidad de las novas enanas con períodos orbitales conocidos por casi 10%. En la interpretación de los resultados participó también la Dra. Mónica Zorotovic, profesora del IFA.
Catalina Sáez, estudiante de Licenciatura en Física mención Astronomía del IFA-UV
La publicación correspondiente fue recientemente aceptada por la prestigiosa revista europea “Astronomy & Astrophysics”. La alumna Catalina Sáez de la Licenciatura en Física, mención Astronomía, figura como primera autora de este artículo. No es muy común que una alumna de pregrado lidere un grupo de investigación, compuesto principalmente por alumnos de la Licenciatura. Esto subraya la política del IFA a participar nuestros alumnos de pregrado en tareas de la investigación que no son parte de la malla oficial de la Licenciatura. Así los alumnos pueden familiarizarse en una etapa temprana de sus estudios con los quehaceres en la investigación científica de hoy.
La autora Catalina Sáez y el profesor Nikolaus Vogt van a ser entrevistados sobre este proyecto próximamente en el programa Café Negro de la radio Valentin Letelier que conduce el periodista René Cevasco.
Presentación artística de una estrella variable cataclísmica. La estrella roja (a la izquierda) envia gas al disco de acreción (a la derecha). En el centro del disco se encuentra la enana blanca. (Credit: NASA/CXC/M.Weiss).
Una muestra de nueve curvas de luz del artículo de Saez et al., mostrando el brillo de cada estrella versus el tiempo, en unidades de su periodo orbital. Los puntos más débiles al centro de cada curva de luz corresponde a un eclipse; en esta fase la enana blanca y el disco están parcialmente tapados por la compañera roja.
Créditos: Nikolaus Vogt
