Giant flare from a tiny star
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XMM-Newton revela una fulguración gigantesca en una estrella minúscula

21/02/2020 1884 views 11 likes
ESA / Space in Member States / Spain

Se ha descubierto la emisión de una “superfulguración” de rayos X por parte de una estrella con una masa de alrededor del ocho por ciento de la del Sol. Esta colosal erupción de alta energía que supone un problema fundamental para los astrónomos, que no creían que algo así fuera posible en estrellas tan pequeñas.

La culpable, conocida por su número de catálogo, J0331-27, es lo que se conoce como una enana L, una estrella con una masa tan pequeña que apenas supera el límite de lo que se considera una estrella. Si su masa fuera algo menor, carecería de las condiciones internas necesarias para generar su propia energía.

Los astrónomos detectaron esta enorme emisión de rayos X en los datos recogidos el 5 de julio de 2008 por la Cámara Europea de Imágenes de Fotones (EPIC) a bordo del observatorio de rayos X XMM-Newton de la ESA. En cuestión de minutos, la minúscula estrella liberó energía más de diez veces mayor que la mayor de las fulguraciones emitidas por el Sol.

Una enorme erupción experimentada por nuestro Sol y capturada el 27 de julio de 1999 por el Observatorio Heliosférico y Solar (SOHO) de la ESA/NASA
Una enorme erupción experimentada por nuestro Sol y capturada el 27 de julio de 1999 por el Observatorio Heliosférico y Solar (SOHO) de la ESA/NASA

Estas fulguraciones se liberan cuando el campo magnético en la atmósfera de una estrella deja de ser estable y colapsa hasta alcanzar una configuración más sencilla. Mientras lo hace, libera una gran parte de la energía que acumula en su interior.

Esta liberación explosiva de energía crea un brillo intenso y repentino, la fulguración, y es ahí donde las nuevas observaciones se encuentran con el mayor enigma.

“Esa es la parte más interesante de este descubrimiento desde el punto de vista científico, pues no nos esperábamos que una estrella enana L acumulara tanta energía en su campo magnético como para dar lugar a una erupción de este calibre”, admite Beate Stelzer, del Institut für Astronomie und Astrophysik Tübingen (Alemania) y el Osservatorio Astronomico di Palermo (Italia), que ha participado en el estudio.

La energía solo puede llegar al campo magnético de una estrella a través de partículas cargadas, también denominadas material ionizante, que se generan en entornos a alta temperatura. Sin embargo, al ser una enana L, J0331-27 tiene una temperatura superficial baja para una estrella, 2.100 K, sobre todo si se compara con los aproximadamente 6.000 K del Sol. Los astrónomos no creían que una temperatura tan baja pudiera generar bastantes partículas cargadas como para transmitir tanta energía al campo magnético. Así que la cuestión es: ¿cómo es posible que se produzca tal superfulguración en una estrella así?

“Buena pregunta —reconoce Beate—. No lo sabemos. En realidad, nadie lo sabe”.

Representación artística de la gigantesca fulguración detectada en la estrella enana L J0331-27
Representación artística de la gigantesca fulguración detectada en la estrella enana L J0331-27

Esta superfulguración fue descubierta en el archivo de datos de XMM-Newton dentro de un gran proyecto de investigación dirigido por Andrea De Luca, de INAF (Istituto de Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica) de Milán (Italia). El proyecto estudiaba la variabilidad temporal de unas 400.000 fuentes detectadas por XMM-Newton a lo largo de 13 años.

Andrea y sus colaboradores buscaban fenómenos peculiares y no cabe duda de que en J0331-27 los encontraron. Ya se había visto en estrellas similares la emisión de superfulguraciones en la parte óptica del espectro, pero esta es la primera detección clara de una erupción así en longitudes de onda de rayos X.

La longitud de onda es significativa porque señala en qué zona de la atmósfera se origina la llamarada: la luz óptica proviene de una parte más profunda en la atmósfera de la estrella, cerca de su superficie visible, mientras que los rayos X proceden de partes más altas de la atmósfera.

Comprender las similitudes y las diferencias entre esta nueva —y hasta ahora única— superfulguración en una enana L y erupciones observadas anteriormente, detectadas en todas las longitudes de onda en estrellas con masas superiores, se ha convertido en una prioridad para el equipo de investigadores. Pero para hacerlo, necesitan dar con más ejemplos.

“Queda mucho por descubrir en el archivo de XMM-Newton —señala Andrea—. En cierto modo, creo que esta no es más que la punta del iceberg”.

XMM-Newton (representación artística)
XMM-Newton (representación artística)

Una de las claves es que solo hay una fulguración de J0331-27 en los datos, a pesar de que XMM-Newton ha observado la estrella durante un total de 3,5 millones de segundos: unos 40 días. Esto llama la atención porque otras estrellas tienden a experimentar también numerosas erupciones más pequeñas.

“Los datos parecen implicar que las enanas L tardan más en acumular la energía necesaria y que solo emiten una fulguración potente”, explica Beate.

Las estrellas que experimentan erupciones con mayor frecuencia liberan cada vez menos energía, mientras que esta enana L parece liberar energía muy pocas veces pero en eventos de gran envergadura. El porqué es algo que aún no se sabe y que habrá que seguir investigando.

“El descubrimiento de esta superfulguración en una enana L es un gran ejemplo de investigación basada en el archivo de XMM-Newton y demuestra el enorme potencial científico de la misión —señala Norbert Schartel, científico del proyecto XMM-Newton para la ESA—. Estoy deseando ver cuál será la próxima sorpresa”.

Notas para los editores:
El artículo “EXTraS discovery of an X-ray superflare from an L dwarf”, de A. De Luca et al. (2020), está publicado en Astronomy & Astrophysics.

El descubrimiento ha sido fruto del proyecto EU/7PM “Exploring the X-ray Transient and variable Sky” (EXTraS), dedicado al estudio sistemático de la variabilidad de las fuentes de rayos X en el archivo público de XMM-Newton.

Para más información:

Beate Stelzer
Institut für Astronomie und Astrophysik Tübingen, Germany
INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo, Italy
Email: stelzer@astro.uni-tuebingen.de

Andrea De Luca
INAF, Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica
Milano, Italy
Email: andrea.deluca@inaf.it

Norbert Schartel
XMM-Newton Project Scientist
European Space Agency
Email: norbert.schartel@esa.int

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