Descubren estrellas calientes cubiertas de manchas magnéticas gigantes

Representación artística de una estrella cubierta de manchas magnéticas gigantes. Crédito: ESO/L. Calçada, INAF-Padua/S. Zaggia

Un equipo internacional de astrónomos, en el que participa el investigador del Instituto de Astrofísica de Canarias y de la Universidad de La Laguna David Jones, ha hallado manchas gigantes en la superficie de estrellas extremadamente calientes ocultas en cúmulos estelares. Estas estrellas no sólo están cubiertas de manchas magnéticas, sino que algunas también experimentan superfulguraciones, explosiones millones de veces más energéticas que las fulguraciones producidas en el Sol. Los hallazgos, publicados en la revista Nature Astronomy, ayudan a los astrónomos a entender mejor estas enigmáticas estrellas y pueden ser la llave que permita resolver otros misterios de la astronomía estelar.

El equipo, dirigido por Yazan Momany del INAF Observatorio Astronómico de Padua en Italia, observó un tipo particular de estrella conocida como estrellas de la rama horizontal extrema, objetos con cerca de la mitad de la masa del Sol, pero cuatro o cinco veces más calientes. "Estas calientes y pequeñas estrellas son especiales porque sabemos que se saltarán una de las fases finales de la vida de una estrella típica y morirán prematuramente", dice Momany. "En nuestra galaxia, estos peculiares objetos calientes se asocian generalmente con la presencia de una estrella compañera cercana", añade.

El monitoreo a largo plazo de estas estrellas, realizado con telescopios del Observatorio Europeo Austral (ESO) en Chile, también reveló que muchas de estas estrellas de la rama horizontal extrema mostraban cambios regulares en su brillo que se manifestaban desde sólo unos pocos días hasta varias semanas.

"Inicialmente, pensamos que esto podría ser una señal de que estas estrellas no eran en realidad estrellas individuales, sino que tenían otra estrella orbitando cerca", explica David Jones, investigador del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y de la Universidad de La Laguna (ULL) que participa el estudio. Sin embargo, cuando el equipo realizó más observaciones, no encontraron ninguna estrella compañera. 

"Después de eliminar todos los demás escenarios, sólo quedaba una posibilidad para explicar las variaciones de brillo observadas: ¡Estas estrellas deben estar repletas de manchas!", concluye Simone Zaggia, coautor del estudio del INAF Observatorio Astronómico de Padua.

Fenómenos magnéticos

Las manchas en las estrellas de la rama horizontal extrema parecen bastante diferentes a las manchas oscuras de nuestro sol, pero ambas son causadas por campos magnéticos. Las manchas en las estrellas extremas son más brillantes y calientes que la superficie estelar circundante, a diferencia del Sol donde las manchas oscuras son más frías que la superficie solar.

Las manchas en las estrellas de la rama horizontal extrema también son significativamente más grandes que las manchas solares, cubriendo hasta un cuarto de la superficie de la estrella y son increíblemente persistentes, duran décadas, mientras que las manchas solares son temporales, permaneciendo sólo unos pocos días o meses. A medida que las estrellas calientes rotan, las manchas en la superficie van y vienen, causando los cambios visibles en el brillo.

Más allá de las variaciones de brillo debidas a las manchas, el equipo también descubrió un par de estrellas de la rama horizontal extrema que mostraban súbitas explosiones de energía o superfulguraciones, otra señal de la presencia de un campo magnético. "Son similares a las fulguraciones que vemos en nuestro sol, pero diez millones de veces más energéticas", dice el astrónomo de ESO y coautor del estudio Henri Boffin. "Este comportamiento no se esperaba en absoluto y resalta la importancia de los campos magnéticos para explicar las propiedades de estas estrellas."

Este hallazgo puede ayudar a explicar el origen de los fuertes campos magnéticos en muchas enanas blancas, objetos que representan la etapa final de la vida de las estrellas similares al Sol y muestran similitudes con las estrellas de la rama horizontal extrema. "Los cambios en el brillo de todas las estrellas calientes -explica David Jones-, desde jóvenes soles hasta estrellas ancianas de la rama horizontal extrema y enanas blancas, podrían estar todos conectados. Así, estos objetos pueden entenderse como si colectivamente estuvieran experimentando manchas magnéticas en sus superficies".

El hallazgo se produjo cuando el equipo observó las estrellas en la banda del espectro del ultravioleta cercano, permitiéndoles revelar las estrellas más calientes y extremas que destacan por su brillo entre las estrellas más frías de los cúmulos globulares. Para llegar a este resultado, los astrónomos utilizaron varios instrumentos en el Very Large Telescope (VLT) de ESO, incluyendo VIMOS, FLAMES y FORS2, así como OmegaCAM acoplado al VLT Survey Telescope en el Observatorio Paranal, y ULTRACAM en el New Technology Telescope en el Observatorio La Silla de ESO.

Artículo: Momany, Y, et al: “A plague of magnetic spots among the hot stars of globular clusters”, Nature Astronomy, June 2020. DOI: 10.1038/s41550-020-1113-4
https://www.nature.com/articles/s41550-020-1113-4.

Nota de prensa ESO con material gráfico:
https://www.eso.org/public/news/eso2009/

Contacto en el IAC:
David jones, investigador del IAC: djones [at] iac.es

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