Investigadores del CEFCA caracterizan con precisión la evolución de la composición de las estrellas enanas blancas

Un grupo de investigadores, liderados desde el Centro de Estudios de Física del Cosmos de Aragón (CEFCA), han sido capaces de clasificar una muestra homogénea de 6.000 enanas blancas, gracias a los datos proporcionados por el cartografiado J-PLUS, que se realiza con el telescopio JAST80 del Observatorio Astrofísico de Javalambre.

Las enanas blancas son objetos muy compactos, con una masa similar a la del Sol y un tamaño parecido a la Tierra, y son el resultado de la muerte de estrellas poco masivas (de hasta ocho masas solares). La mayoría de las enanas blancas están compuestas de un núcleo denso de carbono y oxígeno que concentra el 99 por ciento de su masa, rodeado por una capa de helio (He) y, en ocasiones, por una capa aún más externa de hidrógeno (H). Estas últimas se denominan enanas blancas de tipo DA.

Los resultados de la investigación, que acaban de ser publicados en la revista Astronomy& Astrophysics, evidencian que la fracción de las enanas blancas de tipo DA disminuye del 90 al 70 por ciento conforme sus temperaturas bajan de 20.000 a 5.000 grados kelvin.

El primer autor del artículo, el doctor Carlos López San Juan, explica a qué se debe este descenso: “En el interior de las enanas blancas ya no se producen reacciones nucleares. Al no tener una fuente de energía interna, las enanas blancas simplemente se enfrían con el tiempo, siendo por tanto más frías cuanto más viejas son”.

Capas externas

La evolución observada en estas enanas blancas del tipo DA, indica que sus capas más externas cambian con el tiempo. Las teorías actuales apuntan a que los procesos de convección que aparecen en las enanas blancas al enfriarse, diluyen el hidrógeno externo con el helio interno (mucho más abundante), lo que produciría el cambio de composición que se ha observado.

Los estudios previos se basan principalmente en datos espectroscópicos de enanas blancas que, si bien permiten obtener de forma precisa su composición, complican la interpretación estadística de los resultados debido a la parcialidad de la muestra estudiada.

Para la realización de este nuevo trabajo se ha partido de un catálogo completo de enanas blancas obtenido a partir de datos tomados con el satélite Gaia. Después, este catálogo se ha completado con las observaciones en 12 bandas fotométricas del cartografiado J-PLUS, que es capaz de proporcionar su composición de un modo más preciso y estadísticamente más robusto, haciendo uso además de técnicasde inferencia Bayesiana.

Resultados

López San Juan incide en que “los nuevos resultados confirman la tendencia encontrada en trabajos previos con una mayor precisión, lo que permite poner a prueba los modelos de evolución de las enanas blancas y, de forma indirecta, comprender mejor cómo será el futuro del Sol”.

López San Juan, que es el responsable del área de investigación del CEFCA, valora positivamente este estudio no solo por la contribución científica que supone, sino también porque “pone de manifiesto la versatilidad de los datos de J-PLUS y su capacidad de proporcionar información valiosa para el estudio de gran cantidad de objetos astronómicos”.

El proyecto J-PLUS cartografía el cielo visible desde el Observatorio Astrofísico de Javalambre a través de un conjunto único de 12 filtros ópticos estrechos, intermedios y anchos que se diseñaron fundamentalmente para la caracterización espectral de estrellas de la Vía Láctea y las galaxias del Universo local.

El presente trabajo se ha llevado a cabo con la segunda publicación de datos de J-PLUS, que agrupa las observaciones realizadas entre noviembre de 2015 y febrero de 2020, con información multifiltro de alta precisión para ocho millones de estrellas y dos millones de galaxias observadas en un área de, aproximadamente, 2000 grados cuadrados del cielo visible desde el Pico del Buitre (Arcos de las Salinas, Teruel).