Por primera vez, unos investigadores han observado directamente una estrella orbitando muy cerca alrededor de una estrella gigante al final de su vida. Este descubrimiento aporta la primera prueba concluyente de que tales compañeros existen realmente y que describen una órbita perfectamente circular alrededor de su estrella anfitriona.
Ilustración generada por IA de un sistema binario de estrellas (crédito: Mats Esseldeurs)
Al final de su ciclo de vida, estrellas como nuestro Sol se transforman en gigantes rojas pulsantes que expulsan enormes cantidades de gas y polvo. Al hacerlo, contribuyen a la creación y dispersión de nuevos elementos químicos en el Universo, convirtiéndose así en el motor del "ciclo cósmico". Esta etapa final de la evolución estelar sigue siendo parcialmente comprendida.
Una cuestión esencial permanece: ¿cómo influye una estrella compañera cercana en la pérdida de masa y la evolución de la gigante? Ocultos por un entorno denso y polvoriento, estos compañeros han escapado durante mucho tiempo a la detección. Gracias a nuevas observaciones, los científicos han descubierto ahora uno de estos compañeros y revelado la manera en que se desplaza alrededor de la estrella gigante.
El estudio se centra en π¹ Gruis, una estrella gigante envejecida más de 7 000 veces más luminosa que nuestro Sol. Esta estrella expulsa grandes cantidades de gas y polvo al espacio a través de un potente viento estelar. Indicios indirectos sugerían desde hace tiempo la presencia de una estrella compañera cercana, pero esta permanecía oculta por el entorno polvoriento y por la fuerte turbulencia que rodea a la gigante.
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Las estrellas gigantes son difíciles de observar. Su entorno es tan turbulento y polvoriento que incluso las estrellas compañeras cercanas se vuelven prácticamente invisibles", explica Mats Esseldeurs, doctorando en codirección entre la KU Leuven y el CEA-París Saclay. "
Gracias a nuevas técnicas, hemos podido seguir directamente su movimiento por primera vez."
Imágenes del sistema estelar π¹ Gru, tomadas con el observatorio ALMA en julio de 2019 y octubre de 2023. La gigante roja envejecida y en expansión está marcada con una cruz blanca, y su estrella compañera con una cruz gris. Las elipses naranja y amarilla en la parte inferior indican la resolución (o "nitidez") de las observaciones de ALMA en 2019 y 2023. Los colores en las imágenes representan la intensidad de la señal detectada. El telescopio ALMA atraviesa el polvo
El equipo utilizó el telescopio ALMA en Chile, una red de 66 radiotelescopios ideal para obtener imágenes detalladas de las estructuras de gas y polvo. π¹ Gruis fue observada en 2019 y nuevamente en 2023. Estas mediciones repetidas permitieron a los científicos confirmar, por primera vez, la presencia de una estrella compañera que se mueve en una órbita casi perfectamente circular alrededor de la gigante.
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Es como si hubiéramos podido ver en directo la danza de dos estrellas", explica la profesora Leen Decin, astrónoma de la KU Leuven. "
Esta observación directa lo cambia todo. Hasta ahora, solo podíamos sospechar la existencia de un compañero; ahora lo vemos realmente orbitar alrededor de la gigante."
Trayectoria de la gigante roja evolucionada y de su compañero, proyectada sobre el plano del cielo. La trayectoria de la gigante (= M1) está representada por una línea blanca discontinua, y la de su compañero por una línea punteada. El tiempo avanza de derecha a izquierda, como se indica arriba (en años). Las oscilaciones relativas de ambas trayectorias se deben al movimiento orbital. Los datos de observación aparecen en color y agrupan mediciones de las misiones espaciales Hipparcos y Gaia, así como del telescopio terrestre ALMA en Chile. Nuevas perspectivas sobre las estrellas evolucionadas
El resultado es sorprendente: la teoría predecía una órbita elíptica para la estrella compañera, pero observamos una órbita casi perfectamente circular. Esto indica que la órbita evoluciona más rápido de lo que se pensaba debido a la acción combinada de la pérdida de masa de la estrella gigante y las interacciones de marea con su compañero.
Este resultado requiere ajustes en los modelos existentes que describen la última fase de vida de las gigantes acompañadas. "
Nuestro Sol atravesará un día una etapa similar", añade Mats Esseldeurs. "
Comprender cómo se comportan las estrellas compañeras cercanas en estas condiciones nos ayuda a predecir mejor lo que les sucederá a los planetas alrededor del Sol, y cómo el compañero influye en la evolución de la propia gigante."
Fuente: CEA IRFU