Los astrónomos han descubierto los primeros pares de enanas blancas y estrellas de la secuencia principal en el cúmulo, arrojando nueva luz sobre la evolución estelar.

Los científicos ahora pueden comenzar a cerrar la brecha entre las etapas tempranas y tardías de los sistemas estelares binarios (dos estrellas que orbitan alrededor de un centro de gravedad común) para comprender cómo se forman las estrellas, cómo evolucionan las galaxias y cómo funcionan la mayoría de los elementos de la tabla periódica. fueron creados. El descubrimiento también podría ayudar a explicar eventos cósmicos como explosiones de supernovas y ondas gravitacionales, ya que se cree que las binarias que contienen una o más estrellas muertas compactas son el origen de tales fenómenos.

La mayoría de las estrellas existen en sistemas binarios. De hecho, aproximadamente la mitad de todas las estrellas similares a nuestro Sol tienen al menos una estrella compañera. Estos pares de estrellas suelen diferir en tamaño, y una estrella suele ser más grande que la otra. Aunque uno podría sentirse tentado a pensar que estas estrellas evolucionan al mismo ritmo, las estrellas más masivas tienen vidas más cortas y pasan por las etapas de evolución estelar mucho más rápido que sus contrapartes de menor masa.

En la fase en la que una estrella se acerca al final de su vida, se expandirá hasta cientos o miles de veces su tamaño original en lo que llamamos etapas de gigante roja o de rama de gigante asintótica. En los sistemas binarios cercanos, esta expansión es tan dramática que la capa exterior de la estrella moribunda a veces puede envolver completamente a su compañera. Los astrónomos la llaman fase de envoltura común, porque ambas estrellas están envueltas por el mismo material.

La fase de la envoltura normal es uno de los mayores misterios de la astrofísica. Los científicos han luchado por comprender cómo la agrupación de estrellas durante este período crítico afecta la evolución posterior de las estrellas. Esta nueva investigación puede resolver este misterio.

Los restos que quedan después de la muerte de las estrellas son objetos compactos llamados enanas blancas. Encontrar sistemas post-envoltura que contengan restos estelares “muertos” y estrellas “vivas”, también conocidas como binarias de secuencia principal de enanas blancas, sondea esta etapa extrema de la evolución estelar.

“Las estrellas binarias desempeñan un papel muy importante en nuestro universo”, dice Stephanie Grondin, estudiante de posgrado en el Departamento de Astronomía y Astrofísica David A. Dunlap de la U of T. “Este modelo de observación es un primer paso importante para permitirnos rastrear los ciclos de vida completos de las binarias y, con suerte, permitirnos limitar la fase más misteriosa de la evolución estelar”.

Los investigadores utilizaron el aprendizaje automático para analizar datos de tres fuentes principales: la Agencia Espacial Europea; Gaia misión, un telescopio espacial que ha estudiado más de mil millones de estrellas en nuestra galaxia, con observaciones de 2MASS y el estudio Pan-STARRS1. Este conjunto de datos combinados permitió al equipo encontrar nuevas binarias en grupos con características similares a los pares de secuencia principal de enanas blancas conocidos.

Aunque los sistemas binarios de este tipo deberían ser muy comunes, han sido difíciles de encontrar, con sólo dos candidatos confirmados en grupos antes de este estudio. La investigación tiene el potencial de aumentar ese número a 52 binarios en 38 cúmulos de estrellas. Debido a que se cree que todas las estrellas en estos cúmulos se forman al mismo tiempo, encontrar estas binarias en cúmulos de estrellas abiertos permite a los astrónomos limitar las edades de los sistemas y rastrear su evolución completa.

“El uso del aprendizaje automático nos ayudó a identificar firmas claras para sistemas únicos que no pudimos identificar fácilmente con solo unos pocos puntos de datos”, dice el coautor Joshua Spiegel, profesor del Departamento de David A. Dunlap de Astronomía y Astrofísica y el Departamento de Ciencias Estadísticas de la U of T. Si hubiéramos intentado identificar estos sistemas manualmente, habría sido imposible”.

“Realmente muestra cuánto hay oculto en nuestro universo, que aún espera ser descubierto”, dice la coautora Maria Drout, del Departamento de Astronomía y Astrofísica David A. Dunlap de la U of T. También hay profesores. “Aunque hay muchos ejemplos de este tipo de sistema binario, pocos tienen las limitaciones de edad necesarias para mapear completamente su historia evolutiva. Queda mucho trabajo para confirmar y caracterizar completamente estos sistemas. Sí, estos resultados tendrán implicaciones en muchas áreas de la astrofísica. “

Las binarias que contienen objetos compactos también son progenitoras de explosiones estelares extremas conocidas como supernovas de Tipo Ia y el tipo de fusiones que causan ondas gravitacionales -que son ondas en el espacio-tiempo detectadas por interferómetros láser gravitacionales- pueden medirse con instrumentos como el Observatorio de Ondas (LIGO) . ). A medida que el equipo utilice datos de los telescopios Gemini, Keck y Magellan para confirmar y medir las propiedades de estos binarios, el catálogo eventualmente arrojará luz sobre muchos de los esquivos fenómenos transitorios de nuestro universo.

Las instituciones colaboradoras incluyen el Departamento de Astronomía y Astrofísica David A. Dunlap, el Instituto Dunlap de Astronomía y Astrofísica, el Departamento de Ciencias Estadísticas y el Instituto de Ciencias de Datos de la Universidad de Toronto, así como el Instituto Técnico Nacional para Sordos y Personas. Instituto Rochester de Tecnología en el Centro de Relatividad Computacional y Gravitación, Departamento de Astronomía y el Instituto de Investigación Astronómica de la Universidad de Boston, y el Departamento de Astronomía de la Universidad de California, Berkeley.