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Apep (sistema estelar)

Apep es un sistema estelar triple que contiene una binaria Wolf-Rayet y una supergigante caliente , ubicado en la constelación de Norma . El sistema estelar , que lleva el nombre de la deidad serpiente de la mitología egipcia , está rodeado por un vasto complejo de viento estelar y polvo cósmico arrojado al espacio por la alta velocidad de rotación de la estrella primaria del binario y formado en forma de "molinete" por la influencia de la estrella secundaria. . Los estudios terrestres del sistema en la década de 2010 concluyeron que el sistema era el candidato a progenitor de explosión de rayos gamma más conocido en la Vía Láctea .

Nomenclatura

Apep, pronunciado / ˈ ɑː p ɛ p / , fue nombrado por un equipo de astrónomos liderado por Joseph Callingham de ASTRON , quienes estudiaron el sistema entre 2016 y 2018 y publicaron un artículo científico sobre sus observaciones. [5] [6] Lleva el nombre del enemigo mortal del dios sol Ra en la mitología egipcia , que a menudo era ilustrado como una serpiente gigante; su rivalidad fue descrita como "una alusión adecuada" a la apariencia del sistema y su viento estelar en infrarrojo como "una estrella en lucha dentro de las espirales de un dragón". [5] [7] En el XMM- Newton Serendipitous Source Catalog (2XMM), un catálogo de estrellas de fuentes de rayos X observadas por el telescopio espacial XMM- Newton , el sistema está catalogado como 2XMM J160050.7–514245. [8] También se conoce como WR 70-16.

Características

Apep es un sistema estelar triple [6] [9] que contiene una binaria Wolf-Rayet descrita como el "motor central", orbitando con un período de ~100 años, [10] y una tercera estrella supergigante caliente descrita como la "compañera del norte". ", orbitando el motor central a una distancia de ~1.700 unidades astronómicas y un período de >10.000 años. [11] La binaria en el centro de Apep está compuesta por dos estrellas clásicas Wolf-Rayet de subtipos de secuencia de carbono (WC8) y nitrógeno (WN4-6b), lo que convierte a Apep en el caso más fuerte de un sistema binario clásico WR+WR en la vía Láctea. [3] Las estrellas Wolf-Rayet de secuencia de carbono suelen ser fábricas de polvo. Un vasto complejo de viento estelar y polvo cósmico rodea el sistema, [7] [9] [12] parecido a WR 104 , otro sistema estelar Wolf-Rayet que produce una nebulosa en forma de molinete. [13] El viento, que viaja a una velocidad de 12 millones de km/h (7,5 millones de mph), [6] [12] y el polvo que viaja a 2 millones de km/h (1,2 millones de mph) en el borde del sistema, sugieren que al menos un componente del motor central esté girando rápidamente, de modo que su gravedad superficial esté casi equilibrada por su fuerza centrífuga hacia el exterior. [9] [14] Este componente produce vientos estelares más rápidos desde sus polos y vientos más lentos desde su ecuador, y la interacción del viento ecuatorial con el viento de su secundario produce la forma de "molinete" del sistema. [15] [16] Las estrellas Wolf-Rayet que giran rápidamente son teóricamente capaces de producir un estallido de rayos gamma durante una supernova , y el sistema ha sido identificado como un progenitor de un estallido de rayos gamma. [17] Se estima que Apep está a una distancia de ~2,4 kiloparsecs , [18] o ~8.000 años luz , [10] [19] de la Tierra , con una discrepancia potencial de +0,2 y −0,5 kiloparsecs en su punto visual estimado. extinción de 11.4. [18]

Observación

Mapa de la constelación Norma
Ubicación de Apep en Norma (en un círculo)

Apep está ubicado en la constelación de Norma , en una ascensión recta de 16 h 00 m 50,5 s y una declinación de −51° 42′ 45″, [1] El sistema se puede resolver en dos componentes, el "motor central" Wolf– Binario Rayet y la supergigante "compañera del norte". [20] La magnitud aparente total del sistema es 17,5, siendo la magnitud aparente de un motor central resuelto y un compañero norte 19,0 y 17,8 respectivamente. [21] Su distribución de energía espectral infrarroja (SED) es única, con un brillo que varía desde una magnitud aparente de 6,4 a 2,2 μm a −2,4 a 22 μm. [22] Los estudios realizados con el instrumento SINFONI del Observatorio Europeo Austral (ESO) en el Very Large Telescope midieron la magnitud aparente en la banda J infrarroja para el motor central como10,2 ± 0,2 , y para el compañero del norte como9,6 ± 0,2 . [23] SINFONI también midió la magnitud aparente del sistema en la banda K como6,9 ± 0,2 para el motor central y8,1 ± 0,2 para C, [24] en la banda L como4,7 ± 0,1 para el motor central y7,3 ± 0,1 para el compañero del norte, [24] y en la banda M como4,4 ± 0,3 para el motor central y7,0 ± 0,2 para el compañero del norte. [24] Las observaciones de SINFONI detallaron además que la compañera del norte es posiblemente una estrella convencional B1Ia + de alta luminosidad. [25] A y B muestran un espectro típico de una estrella WC7, [26] pero con características adicionales de las estrellas WN4 o WN5 que se teoriza que provienen de una de las estrellas del motor central; Si se confirma, esto convertiría a Apep en un raro sistema binario de estrellas WR. [27] Una hipótesis alternativa también basada en datos de SINFONI propone que todos los espectros podrían ser de una estrella de transición inusual WN/WC, y que la compañera del norte sería entonces una estrella OB convencional. [28] La combinación de los espectros de las estrellas WR EZ Canis Majoris y WR 90 produciría un espectro casi idéntico al observado de la binaria WR.

El sistema fue el primer candidato a progenitor de explosión de rayos gamma descubierto en la Vía Láctea , [7] aunque no se había conocido como tal en las primeras observaciones, como las realizadas con los telescopios espaciales XMM- Newton y Chandra , donde había sido identificado simplemente como una fuente de rayos X ya en agosto de 2004. [29] El astrónomo Joe Callingham observó por primera vez a Apep durante sus estudios universitarios en la Universidad de Sydney con el Telescopio de Síntesis del Observatorio Molonglo , [12] [30] y fue señalado como un potencial binario de viento en colisión, con una fuente de radio tan brillante como Eta Carinae . [31] Callingham y Peter Tuthill , quienes dirigieron el descubrimiento de WR 104 en 1998 [32] y buscaron interés en Apep después de observar sus propiedades infrarrojas extremas, [33] [34] utilizaron el Very Large Telescope de ESO para observaciones en agosto de 2016. [1] [35] Observaciones adicionales con el Telescopio Anglo-Australiano y el Australia Telescope Compact Array , [19] junto con contribuciones de varias instituciones internacionales, [b] llevaron a la publicación de un artículo científico en Nature Astronomy el 19 de noviembre de 2018. [ 15] Llegó a la conclusión de que el sistema era un sistema binario Wolf-Rayet y un progenitor de un estallido de rayos gamma. [9] [36] Anteriormente se había asumido que tales sistemas sólo se encontraban en galaxias más jóvenes que la Vía Láctea. [dieciséis]

Ver también

Referencias

Notas

  1. ^ Una combinación de dos imágenes infrarrojas tomadas por el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral el 13 de agosto de 2016: una de las estrellas en el centro del sistema tomada por el instrumento NACO en una longitud de onda de 2,24 micrómetros , y una de las circundantes. Nube de polvo y gas tomada por el instrumento VISIR en una longitud de onda de 8,9 micrómetros. La imagen mide 0,26 × 0,26 minutos de arco de ancho. [1] [2]
  2. ^ Contribuciones de la Universidad de Edimburgo , la Universidad de Nueva Gales del Sur , la Universidad de Nueva York , la Universidad de Sheffield y la Universidad de Sydney. [dieciséis]

Fuentes

  1. Callingham, Joseph (20 de noviembre de 2018). "Montar la serpiente: El descubrimiento y estudio de Apep". Naturaleza . Archivado desde el original el 26 de noviembre de 2018 . Consultado el 26 de noviembre de 2018 .
  2. Callingham, JR; Tuthill, PG; Papa, BJS; Williams, primer ministro; Crowther, Pensilvania; Edwards, M.; Norris, B.; Kedziora-Chudczer, L. (24 de septiembre de 2018). "Los vientos anisotrópicos en un binario Wolf-Rayet identifican un posible progenitor de explosión de rayos gamma" (PDF) . Escuela de Física de la Universidad de Sydney . Archivado (PDF) desde el original el 20 de noviembre de 2018 . Consultado el 20 de noviembre de 2018 .
  3. Trenza, Phil (19 de noviembre de 2018). "Mala astronomía: ¿este rociador cósmico rodea el próximo estallido de rayos gamma de la galaxia?". Alambre Syfy . Archivado desde el original el 22 de noviembre de 2018 . Consultado el 22 de noviembre de 2018 .

Citas

  1. ^ a b C Callingham et al. 2018, página 3, "Figura 1. Imagen VISIR de 8,9 μm de Apep tomada el 13 de agosto de 2016, que muestra el patrón de polvo exótico que está esculpiendo el sistema. La imagen NACO de 2,24 μm de la región delimitada por el cuadro azul, de dimensión 1,8" × 1,8", se muestra en la esquina superior derecha".
  2. ^ Personal de ESO (19 de noviembre de 2018). "Bobinas de Apep". Observatorio Europeo Austral (ESO) . Archivado desde el original el 6 de enero de 2019 . Consultado el 6 de enero de 2019 . Campo de visión: 0,26 x 0,26 minutos de arco
  3. ^ abc Callingham, JR; Crowther, Pensilvania; Williams, primer ministro; Tuthill, PG; Han, Y.; Papa, BJS; Marcote, B. (2020). "Dos estrellas Wolf-Rayet en el corazón del binario Apep de vientos en colisión". Avisos mensuales de la Real Sociedad Astronómica . 495 (3): 3323–3331. arXiv : 2005.00531 . Código Bib : 2020MNRAS.495.3323C. doi : 10.1093/mnras/staa1244 . S2CID  218470247.
  4. ^ "HACHA J1600.9-5142". SIMBAD . Centre de données astronomiques de Estrasburgo . Consultado el 24 de diciembre de 2021 .
  5. ^ ab Callingham y col. 2018, página 3, "aquí adoptamos el apodo de "Apep" después de la forma sinuosa de esta columna infrarroja [...] La deidad serpiente de la mitología egipcia; enemiga mortal del dios sol Ra. Creemos que esta es una alusión adecuada a la Imagen que evoca una estrella batallada dentro de las espirales de un dragón."
  6. ^ abc Dvorsky, George (19 de noviembre de 2018). "La impresionante nebulosa del Molinete es un cataclismo cósmico en ciernes". Gizmodo . Archivado desde el original el 20 de noviembre de 2018 . Consultado el 20 de noviembre de 2018 . ...pero para los investigadores que recientemente investigaron este enigmático objeto, es simplemente "Apep" [...] La velocidad del gas dentro de la nebulosa fue registrada a 12 millones de kilómetros por hora [...] presentando un sistema estelar triple masivo en su núcleo: un par binario y una estrella solitaria...
  7. ^ abc Letzter, Rafi (19 de noviembre de 2018). "Este sistema estelar giratorio con forma de serpiente podría enviar rayos gamma a la Vía Láctea cuando muera". Ciencia Viva . Archivado desde el original el 20 de noviembre de 2018 . Consultado el 20 de noviembre de 2018 . Por primera vez, los astrónomos han encontrado un sistema estelar en nuestra galaxia que podría producir un estallido de rayos gamma [...] los investigadores lo apodaron "Apep", en honor a la deidad serpiente egipcia del caos. [...] El nombre funciona muy bien para el sistema, que está rodeado por largos y ardientes molinetes de materia arrojados al espacio...
  8. ^ Centro científico de encuestas XMM-Newton (20 de agosto de 2008). "El catálogo de fuentes fortuitas de XMM-Newton: Guía del usuario de 2XMM". Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Leicester . Archivado desde el original el 20 de noviembre de 2018 . Consultado el 20 de noviembre de 2018 . 2XMM es un catálogo de fuentes fortuitas de rayos X del observatorio XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea (ESA)
  9. ^ abcd Carpineti, Alfredo (19 de noviembre de 2018). "Esta 'serpiente cósmica' es el primer sistema de este tipo descubierto en nuestra galaxia". ¡Ciencia IFL! . Archivado desde el original el 20 de noviembre de 2018 . Consultado el 20 de noviembre de 2018 . En esta imagen hay tres estrellas, aunque las dos estrellas Wolf-Rayet parecen una sola en el centro [...] los vientos se mueven a 12 millones de kilómetros (7,5 millones de millas) por hora. [...] Las observaciones fueron posibles gracias al Very Large Telescope [...] el polvo en el borde del sistema se mueve a un ritmo más lento de 2 millones de kilómetros (1,2 millones de millas) por hora.
  10. ^ ab Griffin, Andrew (19 de noviembre de 2018). "Un enorme sistema estelar cerca de la Tierra podría producir una de las explosiones más espectaculares del universo". El independiente . Archivado desde el original el 20 de noviembre de 2018 . Consultado el 20 de noviembre de 2018 . La arremolinada nube de polvo se encuentra a sólo 8.000 años luz de la Tierra y es un vasto sistema formado por dos estrellas sorprendentemente brillantes. [...] Las dos estrellas brillantes orbitan entre sí aproximadamente cada cien años, según los investigadores.
  11. ^ Plait 2018, "A 250 mil millones de kilómetros de la estrella brillante (unas diez veces la distancia de Neptuno al Sol), se necesitarían más de 10.000 años para rodearla una vez ..."
  12. ^ abc Strom, Marcus (20 de noviembre de 2018). "La estrella condenada en la Vía Láctea amenaza con un raro estallido de rayos gamma". Universidad de Sídney . Archivado desde el original el 20 de noviembre de 2018 . Consultado el 20 de noviembre de 2018 . ...los astrónomos han medido la velocidad de los vientos estelares a una velocidad de 12 millones de kilómetros por hora, aproximadamente el 1 por ciento de la velocidad de la luz. [...] Descubrimos esta estrella como un valor atípico en un estudio con un radiotelescopio operado por la Universidad de Sydney.
  13. ^ Plait 2018, "A veces, si están en un binario ajustado, se obtiene un molinete. El ejemplo más famoso de eso es WR 104..."
  14. ^ Plait 2018, "Los astrónomos que la observaron piensan que la primaria (más brillante) está girando extremadamente rápido, tan rápido que está casi a la velocidad de ruptura; en otras palabras, gira tan rápido que la gravedad de la estrella en la superficie es casi equilibrado por la fuerza centrífuga hacia afuera."
  15. ^ ab Weule, Genelle (20 de noviembre de 2018). "El espectacular molinete cósmico es una 'bomba de tiempo' preparada para hacer estallar rayos gamma a través de la Vía Láctea". ABC Noticias Australia . Archivado desde el original el 20 de noviembre de 2018 . Consultado el 20 de noviembre de 2018 . Escribiendo en la revista Nature Astronomy [...] la estrella más violenta está creando vientos estelares a dos velocidades: rápidos en los polos, lentos en el ecuador [...] el hermoso molinete de polvo ardiente no es creado por el rápido viento polar vientos, sino por la turbulencia que surge cuando la segunda estrella en el motor central pasa a través del lento viento ecuatorial de la primera estrella.
  16. ^ abc Devitt, James (19 de noviembre de 2018). "Los científicos descubren un nuevo sistema estelar" Molinete "". Universidad de Nueva York . Archivado desde el original el 20 de noviembre de 2018 . Consultado el 20 de noviembre de 2018 ."No se esperaba que un sistema así se encontrara en nuestra galaxia, sólo en galaxias más jóvenes, mucho más alejadas", [...] En el descubrimiento del sistema [...] también participaron científicos del Instituto Holandés de Radioastronomía, la Universidad de Sydney, la Universidad de Edimburgo, la Universidad de Sheffield y la Universidad de Nueva Gales del Sur. [...] está adornado con un "molinete" de polvo, cuyo movimiento extrañamente lento sugiere que las teorías actuales sobre la muerte de las estrellas pueden estar incompletas.
  17. ^ Clery, Daniel (20 de noviembre de 2018). "Un sistema estelar masivo preparado para una intensa explosión". Ciencia . Archivado desde el original el 20 de noviembre de 2018 . Consultado el 20 de noviembre de 2018 . Una de las estrellas es un sol inusualmente masivo conocido como estrella Wolf-Rayet. Cuando estas estrellas se quedan sin combustible, colapsan y provocan una explosión de supernova. Los teóricos creen que si la estrella Wolf-Rayet también gira rápidamente, la explosión producirá intensos chorros de rayos gamma desde ambos polos...
  18. ^ ab Callingham y col. 2018, páginas 18-19, "Si usamos la extinción visual AV = 11,4 [ ...] necesitamos una distancia de d =2.4+0,2
    −0,5    para obtener magnitudes absolutas realistas para los componentes. [...] A pesar de estas incertidumbres, todas las líneas de evidencia sugieren que Apep se encuentra [menos que alrededor de] 4,5 kpc, y probablemente alrededor de d ≈ 2,4 kpc ".
  19. ^ ab Mannix, Liam (20 de noviembre de 2018). "Una 'bomba de tiempo' interestelar superpoderosa encontrada no lejos de la Tierra". El Sydney Morning Herald . Archivado desde el original el 20 de noviembre de 2018 . Consultado el 20 de noviembre de 2018 . En una parte de la Vía Láctea a unos 8000 años luz de distancia [...] El sistema fue descubierto por el estudiante de doctorado, el Dr. Joe Callingham, mientras ordenaba datos, y luego lo confirmó utilizando el Telescopio Anglo-Australiano en Coonabarabran en la región de Nueva Gales del Sur. .
  20. ^ Callingham y col. 2018, página 2, "La observación NACO de 2,24 μm (Figura 1, recuadro) resuelve Apep en un binario de 0,739" ± 0,002" con un compañero más débil hacia el norte".
  21. ^ Callingham y col. 2018, página 18, "... la magnitud visual conocida V = 17,5 para Apep ( V = 17,8 para la supergigante OB que es la compañera del norte y V = 19,0 para el motor central)..."
  22. ^ Callingham y col. 2018, páginas 18-19, "... se observó por primera vez como un valor atípico de alta luminosidad en nuestro estudio de radio y rayos X del plano galáctico, y se reveló como un objeto excepcional al considerar su distribución de energía espectral infrarroja (SED), donde se ilumina desde una magnitud aparente de 6,4 a 2,2 μm a −2,4 a 22 μm, con ambas mediciones en el sistema Vega".
  23. ^ Callingham y col. 2018, página 14, "Apep fue resuelto por SINFONI [...] Sumamos los datos de la banda J sobre el motor central y el compañero norte para derivar las magnitudes de la banda J de10,2 ± 0,2 y9,6 ± 0,2 , respectivamente."
  24. ^ a b C Callingham et al. 2018, página 22, "Tabla de información complementaria 2. Resumen de las observaciones de Apep de la NACO. La separación se refiere a la separación angular entre el motor central y su compañero norte, identificada en el recuadro de la Figura 1. Las incertidumbres reportadas tienen un 90% de confianza. "
  25. ^ Callingham y col. 2018, página 21, "A pesar de esto, preferimos que el compañero del norte sea una supergigante B1 Ia+, pero se necesitan más observaciones, particularmente espectros ópticos, para confirmar este tipo espectral".
  26. ^ Callingham y col. 2018, página 20, "... el espectro de Apep muestra una emisión de líneas He II más fuerte y C IV más débil de lo que es estereotipado para una estrella WC7".
  27. ^ Callingham y col. 2018, página 20, "La debilidad en la banda J, donde la emisión de polvo es insignificante [...] apunta al continuo adicional de una estrella compañera. La fuerza anormal de las líneas He II para una estrella WC7 sugiere una WN temprana compañero de subtipo La ausencia de NV y la relativa debilidad de He I, y en comparación con los espectros de WN, implica la presencia de una estrella de subtipo WN4 o WN5. Sin embargo, las binarias dobles WR son raras y se conocen muy pocas.
  28. ^ Callingham y col. 2018, página 21, "Una clasificación de subtipo espectral alternativa al modelo WC7+WN4-5, que describe igualmente bien los espectros que se muestran en la Figura 2, es el de una estrella WR en la breve fase transitoria entre WN y WC (WN/WC ) con un compañero tipo obstetra invisible."
  29. ^ Callingham y col. 2018, página 25, "Tabla de información complementaria 3. Resumen de las observaciones de Apep de 0,2 y 10,0 keV. ObsID corresponde al número de identificación único asignado a cada observación por el respectivo observatorio de rayos X.
  30. ^ Callingham 2018, "El camino que condujo al descubrimiento de Apep comenzó con una comparación cruzada relativamente simple entre estudios de radio y rayos X en el último año de mis estudios universitarios en la Universidad de Sydney ..."
  31. ^ Callingham 2018, "El impulso estaba detrás de la idea de que Apep era un nuevo binario de viento en colisión, pero la emisión de radio lo convertiría en el binario de viento en colisión de radio más brillante descubierto fuera del objeto único Eta Carinae ..."
  32. ^ Tuthill, Peter G.; Monnier, John D.; Danchi, William C. (1 de abril de 1999). "Una nebulosa de molinete de polvo alrededor de la estrella masiva WR104". Naturaleza . 398 (6727): 487–489. arXiv : astro-ph/9904092 . Código Bib :1999Natur.398..487T. doi :10.1038/19033. ISSN  0028-0836. S2CID  4373103.
  33. ^ Tuthill, Peter (1999). "La retorcida historia de Wolf-Rayet 104, la primera de las nebulosas del Molinete". Escuela de Física de la Universidad de Sydney . Archivado desde el original el 26 de noviembre de 2018 . Consultado el 26 de noviembre de 2018 . Estos resultados se describen con más detalle en nuestra carta en Nature "A Dusty Pinwheel Nebula Around the Massive Star wr 104" de Peter Tuthill, John Monnier y William Danchi Volumen 398, págs. 487–489, 8 de abril de 1999.
  34. ^ Callingham 2018, "Aquí es donde el gurú de la imagen Peter Tuthill (Universidad de Sydney) entra en la historia, ya que las propiedades infrarrojas extremas de Apep llamaron especialmente su atención. [...] Inmediatamente le recordó el llamado" Molinete Nebulosas" que Peter había descubierto hace 20 años, pero ésta era más grande y con una estructura más complicada que la limpia espiral de Arquímedes observada en esos sistemas".
  35. ^ Callingham 2018, "Escribimos una propuesta para utilizar una cámara de infrarrojo medio en el Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral para obtener imágenes de la fuente en medio de mi doctorado ..."
  36. ^ Callingham y col. 2018, página 1, "Se sabe que la rotación estelar casi crítica impulsa tales vientos, lo que sugiere que este sistema Wolf-Rayet es un posible sistema progenitor galáctico de estallidos de rayos gamma de larga duración".

enlaces externos

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