La estrella V Sagittae es la próxima candidata a explotar en pirotecnia estelar, y un equipo de astrónomos fijó el año para esa explosión cataclísmica en 2083, o más o menos. V Sagittae está en la constelación Sagitta (latín para flecha), una constelación tenue y apenas perceptible en el cielo del norte. V Sagittae está a unos 1100 años luz de la Tierra.
En 1902, los astrónomos descubrieron a V Sge como una estrella variable, y en 1963 un equipo de astrónomos dirigido por el estadounidense George Herbig la identificó como una estrella binaria. Está en una clase de estrellas llamadas variables cataclísmicas (CV), donde una estrella ordinaria orbita a una enana blanca. La estrella en órbita es la estrella primaria, y la estrella secundaria es una estrella de transferencia de masa.
En una variable cataclísmica, las dos estrellas están lo suficientemente juntas como para que la gravedad de la enana blanca distorsione la estrella secundaria. El material de la estrella secundaria, o estrella donante, se dibuja en un anillo de acreción alrededor de la enana blanca. El material en el disco de acreción emite una fuerte energía UV y de rayos X a medida que cae en la enana blanca.
"En todos los otros currículums conocidos, la enana blanca es más masiva que la estrella normal en órbita, por lo que V Sge es completamente única".
Profesor Emérito Bradley E. Schaefer, Departamento de Física y Astronomía de LSU; Autor principal
Según una nueva investigación, las estrellas V Sge están en una espiral de muerte. En las próximas décadas, V Sge se iluminará dramáticamente. Luego, en algún momento cerca de 2083, llegará a un punto de inflexión. Habrá tanta transferencia de masa de la estrella donante a la enana blanca que la estrella donante se acercará en espiral hasta que se fusionen. Esa inevitable fusión causará una nova catastrófica.
El profesor emérito Bradley E. Schaefer, Departamento de Física y Astronomía de LSU, dirigió el nuevo estudio.
"Ahora tenemos una fuerte predicción para el futuro de V Sge", dijo el profesor Schaefer en un comunicado de prensa. “En las próximas décadas, la estrella se iluminará rápidamente. Alrededor del año 2083, su tasa de acumulación aumentará catastróficamente, derramando masa a tasas increíblemente altas sobre la enana blanca, con este material ardiendo. En los últimos días de esta espiral de la muerte, toda la masa de la estrella compañera caerá sobre la enana blanca, creando un viento supermasivo de la estrella que se fusiona, apareciendo tan brillante como Sirio, posiblemente incluso tan brillante como Venus ".
La nueva investigación fue presentada en la Reunión Anual de la Sociedad Astronómica Americana.
Las variables cataclísmicas son una gran categoría diversa de estrellas con muchos tipos diferentes. V Sge es uno de los tipos más extremos. En el caso de V Sge, la estrella donante es casi cuatro veces más grande que su enana blanca, lo que la convierte en el único CV conocido donde la estrella donante es más masiva que la enana.
V Sge es aproximadamente 100 veces más luminoso que cualquiera de los otros CV conocidos. La pareja está impulsando un viento estelar enormemente poderoso, y esto establece un final espectacular para el sistema binario. La luminosidad extrema significa solo una cosa: la enana blanca está despojando cada vez más material de la estrella donante. Parte de ese material se acumulará en la enana blanca y parte se acelerará en el espacio lejos de la enana blanca en un viento solar feroz, nublando el sistema. Finalmente, la estrella donante perderá tanto material que su órbita decaerá y las dos chocarán.
"En todos los otros currículums conocidos, la enana blanca es más masiva que la estrella en órbita normal, por lo que V Sge es completamente única", dijo Schaefer.
Los astrónomos han sabido durante mucho tiempo que V Sge era un binario inusual con propiedades extrañas. Pero solo ahora han entendido que la pareja estaba en una espiral de muerte apretada. Eso se debe a que hay fotos archivadas de V Sge que se remontan a la década de 1890 que muestran que la estrella se ilumina con el tiempo a medida que la enana blanca acumula más y más material del donante.
"Anteriormente, los astrónomos han estudiado V Sge, al darse cuenta de que es un sistema inusual con propiedades extremas", dijo Juhan Frank, miembro del equipo. "Sin embargo, nadie se había dado cuenta de que la órbita binaria estaba en espiral muy rápido".
V Sge está experimentando un brillo extremo por un factor de 10x y 2.5 magnitudes desde aproximadamente 1907, según el archivo de imágenes de la Asociación Americana de Observadores de Estrellas Variables.
"V Sge está ganando luminosidad exponencialmente con una escala de tiempo de duplicación de 89 años", dijo Frank. "Este brillo solo puede resultar con un aumento exponencial de la velocidad de caída de la estrella compañera normal, en última instancia, porque la órbita binaria está en espiral rápidamente".
"En previsión de esta rápida decadencia de la órbita, el destino de V Sge está sellado", afirmó Schaefer. “La física crítica y simple se deriva de que V Sge tiene la estrella compañera mucho más masiva que la estrella enana blanca, lo que obliga a que la tasa de transferencia de masa aumente exponencialmente. Anticipando las próximas décadas, V Sge irá en espiral a un ritmo rápido con brillo creciente ”.
"Inevitablemente, esta espiral llegará al clímax con la mayoría del gas en la estrella normal que cae sobre la enana blanca, todo en las últimas semanas y días", dijo Schaefer. "Esta masa en caída liberará una tremenda cantidad de energía potencial gravitacional, impulsando un viento estelar como nunca antes se ha visto, y elevará la luminosidad del sistema a poco menos que la de las supernovas en el pico".
Con todos los datos históricos, el equipo pudo calcular cuándo V Sge colisionará entre sí.
"A partir de esta nueva entrada crítica de la escala de tiempo de duplicación de 89 años, es posible calcular directamente la evolución futura de V Sge, todo utilizando ecuaciones estándar que describen los muchos mecanismos físicos involucrados", dijo Schaefer.
Los cálculos muestran que la colisión cataclísmica ocurrirá en 2083 +/- 16 años.
"La incertidumbre en esta fecha es de ± 16 años, que surge principalmente de no tener una medida perfecta de la escala de tiempo de duplicación debido a la gran inestabilidad intrínseca del brillo en el registro histórico", dijo Frank. "Por lo tanto, la fusión será aproximadamente entre 2067 y 2099, muy probablemente cerca de la mitad de este rango".
El brillo máximo durará aproximadamente un mes y estará entre Venus y Sirio a ese respecto. Una vez que las dos estrellas se hayan fusionado, la estrella donante se habrá ido y solo quedará una sola estrella gigante roja. Esa estrella tendrá un núcleo de materia electrónica degenerada, que consiste en electrones forzados al estado de energía más bajo por el material suprayacente. El material suprayacente en este caso será una capa de combustión de hidrógeno rodeada por un vasto halo de hidrógeno principalmente.
Cuando ocurra la fusión y el brillo, será histórico. El evento V Sge no será tan brillante como la famosa Supernova Kepler de 1604. La Supernova Kepler fue visible en el cielo durante el día durante unas tres semanas, y fue registrada por varias civilizaciones de todo el mundo en ese momento. Pero V Sge también será visible a simple vista.
"Por lo tanto, V Sge aparecerá sorprendentemente brillante en el cielo nocturno", dijo Schaefer. "Esto es sustancialmente más brillante que la nova más brillante conocida de todos los tiempos (a -0.5) hace poco más de un siglo, y la última vez que cualquier" estrella invitada "apareció más brillante fue la Supernova de Kepler en el año 1604."
"Ahora las personas de todo el mundo pueden saber que verán a una maravillosa estrella invitada brillando como la más brillante en el cielo durante un mes más o menos, siendo señalada por la Flecha justo debajo de Cygnus, el Cisne", dijo Schaefer.
Las novas creadas por este tipo de fusión se utilizan como velas estándar en astronomía, lo que permite a los astrónomos medir grandes distancias. Algunas novas también dejan restos, aunque no son tan enérgicas o masivas como los restos de supernovas. Los remanentes de Nova pueden durar algunos siglos.
Más:
- Comunicado de prensa: Binary Star V Sagittae explotará como una "Nova" muy brillante para el final del siglo
- Información de soporte: https://www.lsu.edu/physics/v_sagittae.php
- Revista espacial: esta estrella ha estado yendo a Nova cada año, durante millones de años
