La sonda espacial Gaia revela cómo las estrellas similares al Sol se vuelven sólidas en su etapa final

Los datos capturados por la nave espacial de cartografía de galaxias de la ESA, Gaia, revelaron por primera vez cómo las enanas blancas, los remanentes de estrellas como nuestro Sol, se convierten en esferas sólidas a medida que el gas caliente dentro de ellas se enfría.


Representación artística de la cristalización de una enana blanca

Este proceso de solidificación, o cristalización, del material dentro de las enanas blancas se predijo hace 50 años, pero no fue hasta la llegada de Gaia que los astrónomos pudieron observar suficientes de estos objetos con tanta precisión como para ver el patrón que revela este proceso. .

«Anteriormente, teníamos distancias para unos pocos cientos de enanas blancas y muchas de ellas estaban en grupos, donde todas tienen la misma edad», dice Pier-Emmanuel Tremblay, de la Universidad de Warwick, Reino Unido, autor principal del artículo que describe los resultados, publicados hoy en Nature.

«Ahora con Gaia, tenemos la distancia, el brillo y el color de cientos de miles de enanas blancas para una muestra considerable en el disco exterior de la Vía Láctea, que abarca un rango de masas iniciales y todo tipo de edades».

Es en la estimación precisa de la distancia a estas estrellas que Gaia hace un gran avance, permitiendo a los astrónomos medir su verdadero brillo con una precisión sin precedentes.

Evolución estelar

Las enanas blancas son los restos de estrellas medianas similares a nuestro Sol. Una vez que estas estrellas han quemado todo el combustible nuclear en su núcleo, arrojan sus capas externas, dejando atrás un núcleo caliente que comienza a enfriarse.

Estos restos ultra densos aún emiten radiación térmica cuando se enfrían, y son visibles para los astrónomos como objetos bastante débiles. Se estima que hasta el 97% de las estrellas en la Vía Láctea eventualmente se convertirán 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 una cierta temperatura, la materia originalmente caliente dentro del núcleo de la estrella comienza a cristalizarse, volviéndose sólida. El proceso es similar al 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 enanas blancas es extremadamente alta, aproximadamente 10 millones de grados centígrados.

En este estudio, los astrónomos analizaron más de 15 000 candidatos de remanentes estelares dentro de los 300 años luz de la Tierra como lo observó Gaia y pudieron ver a estas enanas blancas cristalizantes como un grupo bastante distinto

Datos de Gaia

«Vimos un montón de enanas blancas de ciertos colores y luminosidades que, por otra parte, no estaban vinculadas entre sí en términos de su evolución», dice Pier-Emmanuel.

«Nos dimos cuenta de que no se trataba de una población distinta de enanas blancas, pero el efecto del enfriamiento y la cristalización se predijeron hace 50 años».

El calor liberado durante este proceso de cristalización, que dura varios miles de millones de años, aparentemente frena la evolución de las enanas blancas: las estrellas muertas dejan de oscurecerse y, como resultado, parecen hasta dos mil millones de años más jóvenes de lo que realmente son. Eso, a su vez, tiene un impacto en nuestra comprensión de las agrupaciones estelares de las que forman parte las enanas blancas.

«Las enanas blancas se usan tradicionalmente para la datación por edades de poblaciones estelares como los grupos de estrellas, el disco exterior y el halo en nuestra Vía Láctea», explica Pier-Emmanuel.

«Ahora tendremos que desarrollar mejores modelos de cristalización para obtener estimaciones más precisas de las edades de estos sistemas».

No todas las enanas blancas se cristalizan al mismo ritmo. Las estrellas más masivas se enfrían más rápidamente y alcanzarán la temperatura a la que se produce la cristalización en aproximadamente mil millones de años. Las enanas blancas con masas más bajas, más cercanas a la etapa final esperada del Sol, se enfrían de manera más lenta y requieren hasta seis mil millones de años para convertirse en esferas sólidas muertas.

El Sol todavía tiene unos cinco mil millones de años antes de que se convierta en una enana blanca, y los astrónomos estiman que tomará otros cinco mil millones de años para que finalmente se enfríe a una esfera de cristal.

«Este resultado resalta la versatilidad de Gaia y sus numerosas aplicaciones», dice Timo Prusti, científico del proyecto Gaia en la ESA.

«Es emocionante cómo el escaneo de estrellas a través del cielo y la medición de sus propiedades pueden llevar a evidencia de fenómenos de plasma en materia tan densa que no se puede probar en el laboratorio».

Fuente: http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Gaia/Gaia_reveals_how_Sun-like_stars_turn_solid_after_their_demise

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