Los sistemas binarios han recibido mucha atención como posibles progenitores de supernovas de tipo Ia, pero los efectos gravitatorios a largo plazo en sistemas triples o cuádruples estrechos también podrían desempeñar un papel clave en la producción de explosiones estelares de este tipo. En una nueva investigación, un equipo de astrónomos de Europa y Nueva Zelanda estudió las propiedades de HD 74438, un sistema estelar jerárquico 2+2 dentro del cúmulo estelar abierto IC 2391.
Impresión artística del sistema cuádruple HD 74438. Crédito de la imagen: Universidad de Canterbury.
HD 74438 se encuentra a unos 476 años-luz de distancia en la constelación de Vela.
Este sistema pertenece a uno de los cúmulos jóvenes más cercanos, IC 2391, que contiene 254 estrellas miembros.
«HD 74438 es el cuádruple espectroscópico más joven -con sólo 43 millones de años- descubierto en la Vía Láctea hasta la fecha, y se encuentra entre los sistemas cuádruples con el período orbital exterior más corto (seis años)», señalan el Dr. Thibault Merle, del Instituto de Astronomía y Astrofísica de la Universidad Libre de Bruselas, y sus colegas.
HD 74438 fue descubierto en 2017 por los astrónomos utilizando datos del estudio Gaia-ESO.
Las observaciones de seguimiento del sistema utilizando espectrógrafos de alta resolución en el Observatorio Mt John de la Universidad de Canterbury y el Gran Telescopio de África Austral se obtuvieron durante varios años para seguir con precisión las órbitas de las estrellas.
Los astrónomos determinaron que HD 74438 está formada por cuatro estrellas ligadas gravitacionalmente: un sistema binario de periodo corto que orbita alrededor de otra binaria de periodo corto con un periodo orbital más largo (configuración 2+2).
También descubrieron que los efectos gravitacionales de la binaria exterior están cambiando las órbitas de la binaria interior, haciendo que se vuelva más excéntrica.
Las simulaciones más avanzadas de la evolución futura de este sistema muestran que esta dinámica gravitatoria puede conducir a una o varias colisiones y eventos de fusión que produzcan enanas blancas con masas justo por debajo del límite de Chandrasekhar.
Como resultado de la transferencia de masa o de las fusiones, estas enanas blancas pueden producir explosiones de supernovas de tipo Ia, también conocidas como supernovas termonucleares.
«Una estrella como nuestro Sol terminará su vida como una pequeña y densa estrella muerta conocida como enana blanca, y la masa de las enanas blancas no puede superar el llamado límite de Chandrasekhar (unas 1,4 veces la masa del Sol)», dijo la Dra. Karen Pollard, astrónoma de la Escuela de Ciencias Físicas y Químicas de la Universidad de Canterbury.
«Si lo hace, debido a la transferencia de masa o a eventos de fusión, puede colapsar y producir una supernova termonuclear».
«Curiosamente, ahora se sospecha que entre el 70% y el 85% de todas las supernovas termonucleares son el resultado de la explosión de enanas blancas con masas inferiores a la de Chandrasekhar».
«Como resultado de la transferencia de masa o de las fusiones, estas estrellas enanas blancas pueden explotar como una explosión de supernova termonuclear».
«La evolución de cuádruples estelares como HD 74438 representa, por tanto, un nuevo y prometedor canal para la formación de explosiones de supernovas termonucleares en el Universo», dijo.
El artículo del equipo aparece en la revista Nature Astronomy.
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T. Merle et al. Un cuádruple espectroscópico como posible progenitor de supernovas de tipo Ia sub-Chandrasekhar. Nat Astron, publicado en línea el 12 de mayo de 2022; doi: 10.1038/s41550-022-01664-5
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