El 11 de marzo de 1437, un grupo de astrónomos reales en una torre de observatorio en Seúl, Corea, observó cómo un destello blanco brillante iluminaba el cielo nocturno. Uno de los cinco observadores hizo una nota meticulosa de lo que vieron: "Una estrella invitada comenzó a verse entre la segunda y la tercera estrella de Wei [Scorpius] ... Duró 14 días".
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Aunque no lo sabían entonces, la brillante "estrella invitada" vino de un evento más violento de lo que su nombre sugiere: una explosión de nova. Ahora, utilizando los registros coreanos y las placas fotográficas de vidrio de la Universidad de Harvard, los astrofísicos modernos han redescubierto la estrella y reconstruido el ciclo de vida de un sistema estelar binario por primera vez.
"La verdadera novedad en este estudio es que tenemos un reloj indiscutible y extraordinariamente preciso", gracias a los antiguos coreanos, dice Michael Shara, autor principal del estudio y astrofísico del Museo Americano de Historia Natural. “En astronomía, casi nunca se mide nada con una precisión superior al 20 o 30 por ciento. Aquí, sabemos qué pasa con el día ".
La investigación, publicada el miércoles en la revista Nature, analiza la evolución de un sistema binario, un emparejamiento celestial en el que dos estrellas están lo suficientemente cerca como para que su gravedad haga que orbitan entre sí. Alrededor del 70 por ciento de las estrellas entran en esta categoría, y su relación es todo menos pacífica. La mayor de las dos estrellas es una enana blanca, una estrella súper densa con una masa no superior a 8 veces el tamaño de nuestro Sol. (De hecho, nuestro Sol probablemente se convertirá en una enana blanca en 5 mil millones de años).
"Si estuvieras parado en una enana blanca, serías aplastado a una mancha de petróleo", dice Josh Grindlay, coautor del estudio e investigador principal del Proyecto Acceso Digital a un Sky Century @ Harvard (DASCH).
La compañera a largo plazo de la enana blanca, por el contrario, es una enana roja más pequeña que quema hidrógeno. La enana blanca canibaliza sin piedad a su compañero, extrae la materia y la acumula en un anillo alrededor de su atmósfera. Ese halo de materia supercaliente se llama "disco de acreción". Ocasionalmente, la cantidad de materia que fluye de la estrella más pequeña a su compañero hambriento aumentará lo suficiente como para que la enana blanca se ilumine dramáticamente, como una linterna que se enciende repentinamente. Esto se conoce como una "variable cataclísmica".
Lo que observaron los astrónomos coreanos hace casi 600 años, sin embargo, fue aún más dramático. Fueron testigos de algo llamado nova, que es cuando la materia que se acumula en la atmósfera de la enana blanca alcanza una masa crítica y provoca una cadena de reacciones nucleares, que se vuelve hasta 1 millón de veces más brillante que el sol. A diferencia de una supernova, una estrella en proceso de nova no explota por completo; solo su ambiente lo hace. La enana blanca finalmente vuelve a caer en un estado de "hibernación", sorbiendo materia de su compañero. En este estado, el único rastro restante de su erupción violenta es una nube de materia expulsada conocida como caparazón.
"Las Novae a menudo se describen como las terceras explosiones más enérgicas del universo, primero el Big Bang y el segundo las supernovas y los estallidos de rayos gamma", dice Jeremy Drake, astrofísico del Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica.
Hasta ahora, los investigadores no estaban seguros de si las novas y las variables cataclísmicas ocurrían en el mismo sistema, o si algunos sistemas producían novas mientras que otros seguían siendo variables cataclísmicas. “El hecho de que podamos rastrear este evento nova en particular a partir de las observaciones coreanas, y ver que esta estrella ahora está experimentando un comportamiento variable cataclísmico normal, es una pieza faltante del rompecabezas que nos dice que las variables nova y cataclísmicas son el mismo sistema que experimenta cíclico episodios ", dice Drake.
Para Shara, la revelación es aún más gratificante. Durante 30 años, ha estado buscando pruebas físicas de su hipótesis de que los sistemas binarios existen en un estado de evolución, como "mariposas y orugas". Después de buscar en un lugar ligeramente diferente de lo que esperaba, finalmente encontró, o más bien, redescubierto —Esta enana blanca, sentada dentro de su caparazón de nova. Y con las placas de vidrio de DASCH, que fueron utilizadas por los astrónomos de Harvard y las "computadoras" para fotografiar los cielos durante 100 años, Shara pudo ver a la misma estrella atravesando arrebatos de enano-nova (esos momentos de brillo parpadeante) en 1934, 1935 y 1942
Por este asombroso descubrimiento, tenemos una deuda de gratitud con los observadores reales comisionados por el rey Sejong de Corea, que gobernó desde 1418 hasta 1450 y construyó "uno de los mejores observatorios astronómicos del mundo", escribe Joseph Needham en The Hall of Registros celestiales: instrumentos y relojes astronómicos coreanos . Además de construir múltiples observatorios e instrumentos astronómicos (incluido un revolucionario reloj de agua auto-impactante), los astrónomos reales también hicieron una observación lo suficientemente precisa de la luna, el sol y los cinco planetas para hacer predicciones sobre sus futuros movimientos a lo largo de 1442.
El libro en el que se registran estas observaciones y predicciones, Chilijeongsan (Cálculos de las siete luminarias), es "evidencia de la astronomía coreana en su nivel más alto en el mundo contemporáneo", escribe el historiador Park Seong-Rae en Ciencia y Tecnología en Historia de Corea: Excursiones, Innovaciones y problemas . Tampoco es esta la primera vez que los astrónomos modernos se han beneficiado de los cálculos meticulosos de los primeros observadores de estrellas. Los pueblos antiguos que monitorean los eclipses solares y lunares en Asia y Medio Oriente sentaron las bases para futuros avances científicos, informa Maya Wei-Haas para Smithsonian.com .
Pero a pesar de que hemos descifrado una gran pregunta sobre el ciclo de vida de las novas, Shara cree que hay más para iluminar. “¿Alguno de estos sistemas entra en las fases más profundas de la hibernación, donde la tasa de transferencia de masa se vuelve miles de veces menor, o podría incluso caer a cero? ¿Hay algún momento en que las estrellas no interactúen? Eso es un desconocido ", dice. Todo lo que sabemos por ahora es que el ciclo (nova, hibernación, variable cataclísmica) se repite miles de veces a lo largo de la larga vida útil del sistema binario.
Al final de ese ciclo de vida, la estrella de hidrógeno canibalizada finalmente pierde su estado de estrella. "Se convierte en una enana marrón, luego en un planeta, luego en el núcleo rocoso de un planeta, luego probablemente se tritura en un cinturón de asteroides", dice Shara.
Si bien Shara planea seguir observando el cielo para obtener más evidencia de lo que viene a continuación para los sistemas binarios, sospecha que más de sus colegas podrían ir a cavar en el pasado para perseguir novas. Drake, por ejemplo, parece dispuesto a tomar el guante. "No sé cuántos están al acecho, pero estoy seguro de que hay más ejemplos en los archivos que se pueden seguir", dice Drake, que no estaba afiliado al estudio. Agrega que, si bien los exoplanetas podrían obtener la mayor parte de la atención del público, las novas y las variables cataclísmicas son realmente el lugar de diversión.
"La evolución estelar y la física de cómo interactúan las estrellas y la dinámica de las explosiones son realmente sistemas fascinantes para explorar", dice.
