XMM-Newton detecta las primeras fulguraciones de rayos X de un faro estelar masivo

Se sabe que las estrellas como el Sol producen potentes fulguraciones de rayos X, pero las estrellas masivas parecen ser muy diferentes. En estrellas a partir de ocho masas solares, la emisión de rayos X es continua y no había llegado a observarse ninguna estrella de este tipo que emitiera fulguraciones repetidamente en esa parte del espectro... Hasta hace muy poco.

En 2014, un equipo de científicos comenzó a observar con XMM-Newton una estrella masiva conocida como Rho Ophiuchi A. La estrella se encuentra en el corazón de la nube oscura de Rho Ophiuchi, una región cercana de formación activa de nuevas estrellas. Sorprendentemente, los datos mostraron una gran cantidad de rayos X procedentes de la estrella, lo que despertó su curiosidad.

“Pasamos casi 40 horas observando la estrella con XMM-Newton y descubrimos algo aún más inesperado —reconoce Ignazio Pillitteri, del INAF–Osservatorio Astronomico di Palermo (Italia) y jefe del equipo de investigación—. En vez de una emisión homogénea y continua, los rayos X pulsaban periódicamente hacia el exterior de Rho Ophiuchi A, con una variación de alrededor de 1,2 días a medida que rotaba la estrella, ¡igual que un faro de rayos X! Se trata de un fenómeno nuevo en estrellas mayores que el Sol”.

Rho Ophiuchi A es mucho más caliente y masiva que nuestra estrella progenitora. Aún no se sabe cómo se generan los rayos X en este tipo de estrellas; una posibilidad es un fuerte magnetismo intrínseco, que sería observable mediante signos de magnetismo superficial. No obstante, sigue sin estar claro cómo se originaría dicho campo magnético y cómo se asociaría con las emisiones de rayos X.

“Intuimos que puede haber un punto magnético activo gigante en la superficie de Rho Ophiuchi A, algo así como una mancha solar, solo que mucho mayor y más estable —añade Pillitteri—. A medida que rota la estrella, esta mancha quedaría oculta o visible repetidamente, lo que provocaría los pulsos de rayos X observados. Sin embargo, esta hipótesis no es muy probable: las manchas de las estrellas se forman cuando un campo magnético interior sale a la superficie, y sabemos que solo una de cada diez estrellas masivas tiene un campo magnético medible”.

Por otro lado, el ‘efecto de faro’ pulsante también podría deberse a una compañera orbital de baja masa, que sumaría sus propios y abundantes rayos X a la luz atribuida a Rho Ophiuchi A. Esta emisión de rayos X variaría en potencia debido al paso de esta hipotética estrella menor por delante o por detrás de Rho Ophiuchi A durante su órbita de 1,2 días. El equipo también consideró la posibilidad de que Rho Ophiuchi A pudiera contar con una compañera no visible, pequeña y de baja masa, en una órbita muy cercana.

“Para confirmar cuál era el caso, nos apresuramos a obtener medidas de Rho Ophiuchi A utilizando uno de los mayores observatorios terrestres: el VLT de ESO —señala Lida Oskinova, de la Universidad de Potsdam (Alemania) y miembro del equipo internacional que llevó a cabo el estudio—. Por suerte, las medidas confirmaron una de nuestras predicciones, al mostrar que los rayos X probablemente se debían a estructuras magnéticas en la superficie de la estrella”.

Las mediciones se efectuaron en luz visible con una técnica conocida como espectropolarimetría, que implica estudiar varias longitudes de onda de la luz polarizada emitida por una estrella. Los datos mostraron que Rho Ophiuchi A cuenta con un intenso campo magnético, unas 500 veces más fuerte que el del Sol.

“Un campo tan potente podría producir fácilmente el tipo de fulguraciones detectadas —apunta Pillitteri—. Esto confirma que lo que descubrimos con XMM-Newton realmente eran emisiones de rayos X procedentes de Rho Ophiuchi A, que las estrellas masivas pueden ser magnéticamente activas (como muestran las observaciones ópticas) y que esta actividad se puede ver en rayos X”.

Los datos combinados indican que Rho Ophiuchi A es la única estrella de este tipo en la que se ha confirmado una región magnética activa en la superficie que emite rayos X. La búsqueda de un comportamiento similar en estrellas como Rho Ophiuchi A ayudará a los científicos a comprender la prevalencia de este fenómeno y a saber más sobre las propiedades magnéticas de estas estrellas.

“Este estudio es importante para la exploración de las estrellas masivas, ya que hay mucho que aún no sabemos sobre estos objetos —subraya Norbert Schartel, científico del proyecto XMM-Newton de la ESA—. Al combinar las extraordinarias capacidades de XMM-Newton y del VLT hemos logrado encajar otra pieza del rompecabezas”.

“Además, ilustra a la perfección el proceso científico: encontramos algo interesante o fuera de lo común, investigamos y lanzamos varias hipótesis, para después seguir observando hasta averiguar cuál es la correcta. Es un fantástico ejemplo de colaboración internacional entre telescopios, tanto en órbita como terrestres, que se unen para explorar y explicar los fenómenos que vemos en el cosmos”.

Notas para los editores

Estos hallazgos se describen en tres artículos publicados en Astronomy & Astrophysics: “Smooth X-ray variability from ρ Ophiuchi A+B: A strongly magnetized primary B2 star?”, de Pillitteri et al. (2014), doi: 10.1051/0004-6361/201424243; “The early B-type star Rho Ophiuchi A is an X-ray lighthouse”, de Pillitteri et al. (2017), doi: 10.1051/0004-6361/201630070; y “Detection of magnetic field in the B2 star ρ Oph A with ESO FORS2”, de Pillitteri et al. (2018), doi: 10.1051/0004-6361/201732078.

Aquí se puede obtener más información sobre el telescopio espacial XMM-Newton de la ESA.

Las observaciones ópticas se llevaron a cabo con el instrumento Reductor Focal y Espectrógrafo de baja dispersión (FORS2) del VLT del Observatorio Europeo Austral, ESO, situado en Chile.

Para más información:

Ignazio Pillitteri
INAF–Osservatorio Astronomico di Palermo
Palermo, Italia
Teléfono: +39 091 233 420
Correo electrónico: pilliastropa.inaf.it

Lida Oskinova
Institute of Physics and Astronomy, University of Potsdam
Potsdam, Alemania
Teléfono: +49 331-9775910
Correo electrónico: lidaastro.physik.uni-potsdam.de

Norbert Schartel
XMM-Newton Project Scientist
European Space Agency
Correo electrónico: norbert.Schartelesa.int

Oficina de Comunicación de ESAC
 Email: comunicacionesac@esa.int