dissabte, 3 de juliol de 2021

ZTF J190132.9+145808.7, un estel nan blanc de la mida de la Lluna

Astronomia: L’astrofísica Ilaria Caiazzo és la primera autora d’un article publicat aquesta setmana a la revista Nature sobre l’estel ZTF J190132.9+145808.7. L’objecte, identificat en el marc de la Zwicky Transient Facility, és un estel nan blanc altament magnetitzat (600-900 megagauss) i de ràpida rotació (període de 6,94 minuts). L’estel fregaria l’extrem de massa d’un nan blanc (1,4 masses solars) i ho faria encabit en un cos de radi entre 1910 i 2300 km.

Nans blancs com ZTF J190132.9+145808.7 són el producte de la fusió d’un sistema binari

Els nans blancs en l’evolució estel·lar

El grup de recerca de Maayane T. Soumagnac es dedica a l’estudi astrofísic de processos astronòmics transitoris. Instruments com la Zwicky Transient Facility (ZTF) ajuden a la identificació d’aquests autèntics cataclismes còsmics. En el seu article a Nature, Caiazzo et al. examinen ZTF J190132.9+145808.7, un cas extrem de nan blanc.

Els nans blancs són el producte de l’evolució d’estels de masses inferiors a 1,6·1031 kg (= 8 masses solars), i en aquest sentir són comptats entre els romanents estel·lars o estels degenerats. Com que, sovint, els estels es formen en sistemes binaris, la majoria de nans blancs pertanyen a sistemes binaris. Sírius és un exemple de sistema binari entre un estel de seqüència principal (Sírius A) i un nan blanc (Sírius B): eventualment quan, Sírius A, esdevingui un nan blanc, el sistema serà un binari de nans blancs. La distància entre Sírius A i Sírius B oscil·la entre 8 i 32 unitats astronòmiques, però en casos on les òrbites entre els dos components el sistema binari són més tancades, les pèrdues d’energia de la radiació d’ones gravitacionals poden comportar una caiguda addicional de l’òrbita fins a arribar al contacte i a la fusió. De fet, una supernova de tipus Ia és el resultat d’un contacte entre els dos components del sistema binari, un dels quals és un nan blanc. El producte final del contacte i fusió pot ésser un nan blanc massiu, en el sentit d’aplegar les masses dels dos estels progenitors. A més de massiu, el nan blanc resultant presentarà una magnetització elevada degut a la forta dinamo magnètica sorgida arran de la fusió. La conservació del moment angular orbital també comportarà que l’objecte presenti un curt període de rotació.

ZTF J190132.9+145808.7: un nan blanc extrem

L’objecte catalogat ZTF J190132.9+145808.7 és un exemple extrem d’aquest procés de fusió. Segons les observacions de Caiazzo et al. presenta un període orbital de 416 segons. El seu camp magnètic varia, en la superfície estel·lar, entre els 600 i els 900 megagauss. El radi estel·lar és estimat en 2140 km (1910-2300 km), no gaire més que el radi de la nostra Lluna (1737 km). Un radi tan petit és el producte d’un col·lapse gravitatori només explicable pel fet que el nan blanc s’acosta a l’anomenat límit de Chandrasekhar, d’uns 2,8·1030 kg. Si depassés aquest límit, la pressió de degeneració electrònica no podria resistir un col·lapse gravitacional addicional que duria el nan blanc a transformar-se a estel de neutrons.

En l’interior del nucli del nan blanc les altes densitats alimenten processos d’Urca (la captura electrònica sobre sodi condueix a emissions de neutrinos), que contribueixen a refredar la superfície estel·lar.

Lligams:

- A highly magnetized and rapidly rotating white dwarf as small as the Moon. Ilaria Caiazzo, Kevin B. Burdge, James Fuller, Jeremy Heyl, S. R. Kulkarni, Thomas A. Prince, Harvey B. Richer, Josiah Schwab, Igor Andreoni, Eric C. Bellm, Andrew Drake, Dmitry A. Duev, Matthew J. Graham, George Helou, Ashish A. Mahabal, Frank J. Masci, Roger Smith & Maayane T. Soumagnac. Nature 595: 39-42 (2021)