Un satélite de la ESA descubre un fenómeno astrofísico completamente nuevo relacionado con las enanas blancas

Este descubrimiento pionero parte de los datos recogidos por el satélite Gaia (Global Astrometric Interferometer for Astrophysics) de la Agencia Espacial Europea (ESA), un satélite artificial cuyo principal objetivo es obtener mediciones de posiciones, distancias y movimientos de estrellas y otros cuerpos celestes(astrometría).

El satélite fue lanzado al espacio el 19 de diciembre de 2013 y en teoría su misión debería haber durado solo cinco años, pero dados sus enormes logros, se decidió prorrogarla varias veces, actualmente en teoría hasta 2025.

Lo que Gaia ha puesto de manifiesto es un comportamiento anómalo en una conjunto de enanas blancas. Básicamente, en estas estrellas, el proceso de enfriamiento se había detenido hace más de ocho mil millones de años.

¿Qué es una enana blanca?

A menudo hemos hablado de las estrellas y de su evolución. Dependiendo de su tamaño, las estrellas tienen diferentes etapas finales. Si la estrella tiene una masa superior a 8 masas solares, puede terminar su existencia con una supernova catastrófica y fascinante, o puede colapsar en una estrella de neutrones, o puede dar lugar a un agujero negro estelar.

Si, por el contrario, la estrella tiene una masa inferior a 8 masas solares, no puede dar lugar a fenómenos tan espectaculares y se convierte en una enana blanca, una estrella pequeña, similar a la Tierra, con una luminosidad baja, un color que tiende al blanco, pero una masa similar o incluso ligeramente superior a la del Sol. Esto significa que la densidad de estas estrellas es muy elevada, al igual que su gravedad superficial.

En estas estrellas, una vez finalizados el hidrógeno y el helio, también terminan los procesos de fusión nuclear, ya que son incapaces de desencadenar reacciones termonucleares posteriores. Por tanto, no disponen de fuentes de energía autónomas capaces de contrarrestar el colapso gravitatorio, siendo la única fuerza que se opone al colapso la presión de los electrones.

Sin embargo, a medida que se produce el colapso, las estrellas de su interior se enfrían gradualmente hasta que finalmente se extinguen. En el proceso de enfriamiento, el denso plasma del interior de la estrella cristaliza y ésta se solidifica.

Gaia detectó una anomalía

Sin embargo, Gaia había observado en 2019 que algunas enanas blancas, en lugar de extinguirse gradualmente, habían mantenido su brillo constante durante un periodo más largo que el teorizado por los modelos evolutivos comúnmente aceptados.

Por ello, recientemente se ha publicado en Nature un estudio que presenta una nueva teoría para este fenómeno, que, sin embargo, se basa en un comportamiento bien conocido por nosotros en la Tierra.

Según los investigadores, de hecho, durante este proceso de cristalización se desencadena un mecanismo de destilación sólido-líquido causado por el agotamiento de la fase sólida de impurezas más pesadas.

Básicamente, el plasma contenido en el interior de la estrella, en lugar de solidificarse gradualmente desde el interior hacia el exterior como un bloque único, forma densos cristales sólidos inmersos en el líquido que luego tienden a flotar hacia la superficie.

Este comportamiento significa que a medida que los cristales se desplazan hacia la superficie de la estrella, el líquido más pesado se desplaza hacia el interior, por lo que se produce un transporte convectivo de material denso hacia el centro de la estrella, liberando energía gravitatoria para interrumpir el proceso de enfriamiento de la estrella durante miles de millones de años.

¿Por qué algunas estrellas se comportan así?

Al parecer, según este estudio, el distinto comportamiento de algunas estrellas se debe a su diferente composición química. Al variar el contenido de elementos pesados, también varía el comportamiento de la estrella en sus etapas finales.

Este estudio es especialmente importante porque las enanas blancas suelen utilizarse como indicadores de la edad de las poblaciones estelares. Obviamente, el enfriamiento retardado hace necesaria una revisión del modelo utilizado actualmente para reconstruir la trayectoria de formación galáctica.

Referencia de la noticia:

Bédard, A., Blouin, S. & Cheng, S. Buoyant crystals halt the cooling of white dwarf stars. Nature 627, 286–288 (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07102-y