Descubren la 'viuda negra' más rápida del universo

Los astrónomos conocen unas dos docenas de viudas negras binarias en la Vía Láctea. Pero esta candidata, llamada ZTF J1406+1222, tiene el período orbital más corto identificado hasta ahora: el púlsar da vueltas alrededor de la compañera cada 62 minutos. El sistema también es único porque parece albergar una tercera estrella lejana que orbita alrededor de las dos estrellas internas cada 10.000 años.

El equipo, dirigido por el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), cree que el sistema triple probablemente surgió de una densa constelación de viejas estrellas conocida como cúmulo globular . Este cúmulo en particular puede haberse desplazado hacia el centro de la Vía Láctea, donde la gravedad del agujero negro central fue suficiente para separar el cúmulo y dejar intacta la triple viuda negra.

«Es un escenario de parto complicado», admite Kevin Burdge, del Departamento de Física del MIT y autor del estudio sobre el descubrimiento, publicado en la revista 'Nature' . «Este sistema probablemente ha estado flotando en la Vía Láctea durante más tiempo que el Sol», añade.

Los investigadores utilizaron un nuevo enfoque para detectar el sistema triple. Si bien la mayoría de las viudas negras binarias se encuentran a través de la radiación gamma y de rayos X emitida por el púlsar central, el equipo utilizó luz visible, y específicamente el parpadeo de la estrella compañera para detectar a ZTF J1406+1222.

«Este sistema es realmente único en lo que respecta a las viudas negras, porque lo encontramos con luz visible, y por su amplio compañero, y el hecho de que proviene del centro galáctico», dice Burdge. Según explica, «todavía hay mucho que no entendemos al respecto. Pero tenemos una nueva forma de buscar estos sistemas en el cielo».

Normalmente, los púlsares giran y mueren rápidamente a medida que queman una gran cantidad de energía. Pero de vez en cuando, una estrella incauta que pasa cerca puede darle una nueva vida. A medida que se acerca, la gravedad del púlsar extrae material de la estrella, lo que le proporciona nueva energía para hacerlo girar. Entonces, el púlsar reforzado comienza a volver a irradiar energía que despoja aún más a la pequeña estrella y finalmente la destruye.

«Estos sistemas se denominan viudas negras debido a la forma en que el púlsar consume a la estrella, al igual que la araña se come a su pareja», explica Burdge.

Hasta la fecha, estos sistemas han sido detectados a través de los destellos de rayos X y gamma del púlsar. Pero en esta ocasión, primera vez, Burdge utilizó otro método: se fijó en el parpadeo óptico de la estrella compañera.

Resulta que el lado diurno de la compañera, el lado que mira perpetuamente al púlsar, puede ser muchas veces más caliente que el lado nocturno, debido a la constante radiación de alta energía que recibe del púlsar. Burdge razonó que si los astrónomos observaban una estrella cuyo brillo cambiaba periódicamente en gran medida, sería una fuerte señal de que estaba en un sistema binario con un púlsar.

Para probar esta teoría, el científico y sus colegas analizaron los datos ópticos tomados por Zwicky Transient Facility, un observatorio con sede en California que toma imágenes de campo amplio del cielo nocturno. El equipo estudió el brillo de las estrellas para ver si alguna estaba cambiando drásticamente por un factor de 10 o más, en una escala de tiempo de aproximadamente una hora o menos, signos que indican la presencia de una estrella compañera que orbita estrechamente alrededor de un púlsar.

El equipo pudo seleccionar la docena de viudas negras binarias conocidas, lo que validó la precisión del nuevo método. Luego vieron una estrella cuyo brillo cambiaba por un factor de 13, cada 62 minutos, lo que indica que probablemente era parte de una nueva viuda negra binaria, que etiquetaron como ZTF J1406+1222.

Buscaron la estrella en las observaciones realizadas por Gaia, un telescopio espacial operado por la Agencia Espacial Europea (ESA) que mantiene mediciones precisas de la posición y el movimiento de las estrellas en el cielo. Mirando hacia atrás a través de décadas de mediciones de la estrella del Sloan Digital Sky Survey, el equipo descubrió que el sistema estaba siendo seguido por otra estrella distante. A juzgar por sus cálculos, esta tercera estrella parecía estar orbitando la binaria interna cada 10.000 años.

Curiosamente, los astrónomos no han detectado directamente emisiones gamma o de rayos X del púlsar en binario, que es la forma típica en que se confirman las viudas negras. Así que ZTF J1406+1222, por lo tanto, se considera todavía una candidata a viuda negra binaria, lo que el equipo espera confirmar con futuras observaciones.

«Lo único que sabemos con certeza es que vemos una estrella con un lado diurno que es mucho más caliente que el lado nocturno, orbitando alrededor de algo cada 62 minutos», dice Burdge. «Todo parece apuntar a que se trata de una viuda negra binaria. Pero hay algunas cosas extrañas al respecto, por lo que es posible que sea algo completamente nuevo». El equipo planea continuar observando el nuevo sistema y buscar otros similares en el cielo.