Es mesura per primera vegada la massa d'una “estrella morta” solitària

El innovador mesurament de la nana blanca LAWD 37 realitzada amb el Hubble ens dóna una pista de com serà el Sol al final de la seva vida.

Els astrònoms han mesurat per primera vegada la massa d'una estrella nana blanca solitària. Aquest tipus de romanent estel·lar fumejant es forma al final de la vida de les estrelles de baixa massa i serà el que deixi darrere seu el Sol quan mori d'aquí a uns 5.000 milions d'anys.

El telescopi espacial Hubble va mesurar la massa d'una nana blanca anomenada LAWD 37, que es va cremar fa més de mil milions d'anys. A la feina, els científics van utilitzar un fenomen predit per primera vegada el 1915 per Albert Einstein anomenat "lent gravitatòria", que consisteix en la curvatura de la llum per objectes de gran massa. L'equip va determinar que LAWD 37 té una massa propera al 56% de la del Sol. La troballa confirma les teories actuals sobre la formació i evolució d'aquestes restes estel·lars. Aquesta nana blanca s'ha estudiat bé perquè està relativament a prop de la Terra, a 15 anys llum, a la constel·lació de la Mosca.

"Com que aquesta nana blanca està relativament a prop nostre, tenim moltes dades sobre ella: tenim informació sobre el seu espectre de llum, però la peça que faltava al trencaclosques era mesurar la seva massa", afirma en un comunicat Peter McGill, astrònom de la Universitat de Califòrnia a Santa Cruz, que va dirigir la investigació.

Clic per engrandir. Imatge del telescopi espacial Hubble d'una estrella nana blanca anomenada LAWD 37. Crèdit: NASA, ESA, P. McGill (Univ. de Califòrnia, Santa Creu i Universitat de Cambridge), K. Sahu (STScI), J. Depasquale (STScI).

És la primera vegada que els astrònoms calculen la massa d'una nana blanca solitària, però ja havien fet mesures similars anteriorment per a nanes blanques en associacions binàries amb altres estrelles.

 

Per parelles, els astrònoms poden obtenir una mesura de la massa aplicant la teoria de la gravetat de Newton al moviment de dues estrelles que orbiten entre si. Això no obstant, pot ser un procés incert, especialment quan l'estrella companya té una òrbita llarga de centenars o milers d'anys.

Per mesurar la massa d'aquest estel únic, els investigadors van recórrer a la formulació de la gravetat d'Einstein, la seva teoria de la relativitat general.

Com Einstein va ajudar a mesurar una estrella morta

La relativitat general suggereix que els objectes de gran massa "deformen" el teixit mateix de l'espai-temps. Com més gran és la massa, més gran és la "abonyegament" que causa a l'espai.

Quan la llum d'un objecte de fons passa per aquesta deformació, es desvia un efecte que pot amplificar la llum o fins i tot fer que l'objecte de fons aparegui a diversos llocs alhora. Tot i això, el més habitual és que la deformació provoqui un canvi en la posició aparent de l'objecte de fons.

La massa de l'objecte lent que causa l'efecte es pot obtenir mesurant la intensitat amb què es desvia la llum i, per tant, el desplaçament de la posició que provoca quan els astrònoms observen l'objecte de fons. Això és cert fins i tot si el desplaçament és petit, com passa en els casos de microlent com el d'aquesta nana blanca en particular.

A les noves observacions, LAWD 37 va actuar com una lent gravitatòria en primer pla, desviant lleugerament la llum procedent d'una estrella de fons que passava per davant i desplaçant la seva posició al cel. Aquest desplaçament va permetre a McGill i al seu equip mesurar la massa de LAWD 37. Els investigadors havien utilitzat un procés similar per trobar la massa d'una altra nana blanca el 2017, però aquest romanent estel·lar estava en un sistema binari, no era una estrella morta en solitari com LAWD 37.

Clic per engrandir. Un diagrama mostra com un objecte massiu, com una estrella nana blanca, pot deformar l'espai-temps, fent que una estrella de fons aparegui en un lloc diferent del que es troba en realitat. Crèdit: NASA, ESA, A. Feild. Infografia en català: Sci-Bit

McGill i els seus col·legues es van poder centrar a LAWD 37 gràcies a la missió GAIA de l'Agència Espacial Europea, que mesura amb precisió les posicions d'uns 2.000 milions d'estrelles. L'ús de múltiples imatges de Gaia permet als astrònoms seguir el moviment d'una estrella, per la qual cosa l'equip va poder predir que LAWD 37 passaria davant de l'estrella de fons el novembre del 2019.

Armats amb aquesta previsió, els científics van utilitzar el Hubble durant diversos anys per mesurar el canvi en la posició aparent de l'estrella de fons a mesura que la nana blanca passava davant seu.

"Aquests fenòmens són poc freqüents i els efectes són mínims", explica McGill. "Per exemple, la mida del nostre desplaçament mesurat és com mesurar la longitud d'un cotxe a la Lluna vist des de la Terra".

L'equip també va haver d'extreure la llum tènue de les estrelles de fons de la resplendor de LAWD 37, unes 400 vegades més brillant. Afortunadament, el Hubble és prou potent per fer aquest tipus d'observacions d'alt contrast en llum visible.

Leigh Smith, astrònom de la Universitat de Cambridge (Regne Unit) i coautor de la investigació, afirma al comunicat: "Fins i tot quan s'ha identificat un succés d'aquest tipus, únic en un milió, segueix sent extremadament difícil fer aquests mesuraments. La resplendor de la nana blanca pot causar ratlles en adreces impredictibles, cosa que significa que vam haver d'analitzar cadascuna de les observacions del Hubble amb extrema cura, i les seves limitacions, per modelar l'esdeveniment i estimar la massa de LAWD 37".

La investigació de l'equip es descriu en un article publicat el 6 de desembre a la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Ho he vist aquí.