Magnetic Mystique: Un vistazo más profundo a los sistemas estelares masivos.

Investigadores han descubierto que los campos magnéticos son mucho más comunes en sistemas estelares con estrellas azules masivas de lo que se creía anteriormente. Este descubrimiento, realizado utilizando datos espectropolarimétricos, arroja nueva luz sobre la evolución y muertes explosivas de estas estrellas, alterando nuestra comprensión de su papel en el universo. Crédito: SciTechDaily.com

Un nuevo estudio revela que los campos magnéticos son comunes en sistemas estelares con estrellas azules grandes, desafiando creencias anteriores y brindando información sobre la evolución y naturaleza explosiva de estas estrellas masivas.

Astrónomos del Instituto Leibniz de Astrofísica de Potsdam (AIP), el Observatorio Europeo Austral (ESO) y el Instituto Kavli y Departamento de Física del MIT han descubierto que los campos magnéticos en sistemas estelares múltiples con al menos una estrella gigante azul caliente son mucho más comunes de lo que se pensaba anteriormente por los científicos. Los resultados mejoran significativamente la comprensión de las estrellas masivas y su papel como progenitoras de explosiones de supernovas.

Las estrellas azules tipo O son las más masivas en nuestro universo, con masas de más de 18 veces la de nuestro Sol. Aunque son raras, son tan calientes y luminosas que cuatro de las 90 estrellas más brillantes visibles desde la Tierra pertenecen a esta categoría.

Son de extraordinaria importancia porque impulsan procesos físicos energéticos que afectan la estructura de galaxias enteras y enriquecen químicamente la región entre las estrellas. Las regiones de formación estelar activa, como los brazos espirales de una galaxia o en galaxias que están en proceso de colisión o fusión, son lugares donde estas estrellas suelen ubicarse.

Estas estrellas masivas son de particular interés para los estudios magnéticos porque terminan su evolución explosivamente como una supernova, dejando un objeto compacto, como una estrella de neutrones o un agujero negro, como remanente.

Las binarias son sistemas de dos estrellas gravitacionalmente unidas que orbitan entre sí. Si ambos componentes son estrellas tipo O, este sistema puede convertirse en una binaria de objetos compactos. El destino final de las estrellas muy masivas es un agujero negro, mientras que las estrellas tipo O menos masivas terminan como estrellas de neutrones cuando están "muriendo" como supernovas. Las binarias pueden terminar como dos estrellas de neutrones, una estrella de neutrones y un agujero negro, o dos agujeros negros. Las órbitas de estos objetos se degradan mediante la emisión de ondas gravitacionales y son observables por detectores de ondas gravitacionales.

La magnetosfera es una región del espacio que rodea a un objeto astronómico en la cual las partículas cargadas son afectadas por el campo magnético de ese objeto. Las líneas blancas representan las líneas del campo magnético formando la magnetosfera. Los polos magnéticos están en la parte superior y en la parte inferior de la estrella de la izquierda. El color más brillante se utiliza para una mayor distribución de densidad del gas. Un disco de gas es visible como la concentración de la distribución de densidad del gas en el plano ecuatorial (magnético). Crédito: AIP/M. Küker

Al igual que el Sol, las estrellas masivas tienen vientos estelares, una corriente energética de partículas cargadas. Estos vientos de plasma responden a los campos magnéticos y pueden crear una estructura, la magnetosfera. Todas las estrellas y planetas con campos magnéticos, incluida la Tierra, tienen una magnetosfera. Protege a la Tierra de la radiación cósmica energética. El plasma, que puede moverse a miles de kilómetros por segundo, está sujeto a fuerzas centrífugas extremas. Se ha propuesto que este mecanismo magnético puede ser la razón de la explosión fuertemente agrupada de las estrellas masivas, relevante para las explosiones de rayos gamma de larga duración, los destellos de rayos X y otras características de las supernovas.

Aunque una explicación teórica para la influencia de los campos magnéticos en las supernovas o explosiones de rayos gamma de larga duración se propuso hace décadas, desde entonces solo se ha informado de que once estrellas tipo O albergan campos magnéticos. Todas ellas, excepto una estrella, eran estrellas únicas o en binarias amplias. Esto fue un hecho muy desconcertante, ya que estudios anteriores habían mostrado que más del 90% de las estrellas tipo O se forman en sistemas múltiples, con dos o más estrellas. De hecho, muchos teóricos se han mostrado desconcertados por el número relativamente bajo de campos magnéticos detectados en estrellas masivas, ya que no podían interpretar algunas de las características físicas observadas de los sistemas múltiples sin tener en cuenta el efecto de un campo magnético.

Para resolver esta discrepancia, los autores llevaron a cabo una encuesta magnética, utilizando observaciones espectropolarimétricas archivadas de sistemas estelares con al menos un componente tipo O. La espectropolarimetría mide la polarización de la luz, lo que proporciona información sobre la existencia de un campo magnético en una estrella. Utilizaron datos de los espectropolarímetros de alta resolución HARPS, instalados en el telescopio ESO 3.6 m en La Silla/Chile, y ESPaDOnS en el telescopio Canada-France-Hawaii en Mauna Kea. Para analizar los datos, desarrollaron un procedimiento especial y sofisticado para las mediciones del campo magnético.

“To our surprise, the results showed a very high occurrence rate of magnetism in these multiple systems. 22 out of the 36 systems studied have definitely detected magnetic fields, while only three systems did not show any sign of a magnetic field,” explains Dr Silva Järvinen from AIP’s Stellar Physics and Exoplanets section.

“The large number of systems with magnetic components presents a mystery, but probably indicates that the fact that these stars grew up in binaries plays a defining role in the generation of magnetic fields in massive stars through interaction between the system components, such as mass transfer between two of the stars, or even a merging event of two stars. This work is also the first ever observational confirmation of the previously suggested theoretical scenario for how a star’s magnetic field affects its death, letting it explode faster and more energetically,” continues Dr. Swetlana Hubrig.