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Apep (sistema estelar)

Apep es un sistema estelar triple que contiene un sistema binario Wolf-Rayet y una supergigante caliente , ubicado en la constelación de Norma . El sistema estelar, que recibe su 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 sistema binario y que adquiere forma de "molinillo" por la influencia de la estrella secundaria. Los estudios terrestres del sistema realizados en la década de 2010 concluyeron que el sistema era el candidato a progenitor de estallido de rayos gamma más conocido en la galaxia, la Vía Láctea .

Nomenclatura

Apep, pronunciado /ˈɑːpɛp/ , fue nombrado por un equipo de astrónomos liderado por Joseph Callingham de ASTRON , que estudió el sistema entre 2016 y 2018 y publicó un artículo científico sobre sus observaciones. [ 5] [6] Recibió su nombre en honor al enemigo mortal del dios del sol Ra en la mitología egipcia , que a menudo se ilustraba como una serpiente gigante; su rivalidad se describió como "una alusión adecuada" a la apariencia del sistema y su viento estelar en infrarrojo como "una estrella en batalla dentro de las bobinas de un dragón". [5] [7] En el Catálogo de fuentes fortuitas de Newton (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 lo conoce como WR 70-16.

Características

Apep es un sistema estelar triple [6] [9] que contiene un sistema binario Wolf-Rayet descrito como el "motor central", que orbita con un período de ~100 años, [10] y una tercera estrella supergigante caliente descrita como la "compañera del norte", que orbita el motor central a una distancia de ~1.700 unidades astronómicas y un período de >10.000 años. [11] El sistema binario en el centro de Apep está compuesto por dos estrellas Wolf-Rayet clásicas 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 WR+WR clásico en la Vía Láctea. [3] Las estrellas Wolf-Rayet de secuencia de carbono suelen ser fábricas de producción 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 rueda de molino. [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 está rotando rápidamente, de modo que su gravedad superficial está cerca de ser equilibrada por su fuerza centrífuga hacia afuera. [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 rotan 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 ~8000 años luz , [10] [19] de la Tierra , con una discrepancia potencial de +0,2 y −0,5 kiloparsecs en su extinción visual estimada de 11,4. [18]

Observación

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

Apep se encuentra en la constelación de Norma , con 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 binario Wolf–Rayet "motor central" y la supergigante "compañera norteña". [20] La magnitud aparente total del sistema es 17,5, siendo la magnitud aparente de un motor central resuelto y de una compañera norteña 19,0 y 17,8 respectivamente. [21] Su distribución espectral de energía infrarroja (SED) es única, con un brillo que va desde una magnitud aparente de 6,4 a 2,2 μm a −2,4 a 22 μm. [22] Los sondeos 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 norte, [24] y en la banda M como4,4 ± 0,3 para el motor central y7,0 ± 0,2 para la compañera 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 estelares WN4 o WN5 adicionales que se teoriza que son de una de las estrellas del motor central; si se confirma, esto haría de Apep un raro sistema binario de estrellas WR. [27] Una hipótesis alternativa también basada en datos de SINFONI propone que los espectros podrían ser todos de una estrella transicional WN/WC inusual, 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 del binario WR.

El sistema fue el primer candidato a progenitor de un estallido de rayos gamma que se descubrió en la Vía Láctea, [7] aunque no se lo conocía como tal en las primeras observaciones, como las realizadas con los telescopios espaciales XMM- Newton y Chandra , donde se lo había identificado simplemente como una fuente de rayos X ya en agosto de 2004. [29] El astrónomo Joe Callingham observó por primera vez Apep durante sus estudios universitarios en la Universidad de Sydney con el Telescopio de Síntesis del Observatorio Molonglo , [12] [30] y se lo señaló como un posible binario de vientos en colisión, con una fuente de radio tan brillante como Eta Carinae . [31] Callingham y Peter Tuthill , quienes lideraron 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] Otras observaciones con el Anglo-Australian Telescope 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] Concluyó que el sistema era un binario Wolf-Rayet y un progenitor de un estallido de rayos gamma. [9] [36] Anteriormente se había asumido que tales sistemas solo se encontraban en galaxias más jóvenes que la Vía Láctea. [16]

Véase también

Referencias

Notas

  1. ^ Composición 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 la nube de polvo y gas circundante 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 Sídney. [16]

Fuentes

  1. Callingham, Joseph (20 de noviembre de 2018). «Cabalgar sobre la serpiente: el descubrimiento y estudio de Apep». Nature . Archivado desde el original el 26 de noviembre de 2018. Consultado el 26 de noviembre de 2018 .
  2. Callingham, JR; Tuthill, PG; Pope, BJS; Williams, PM; Crowther, PA; Edwards, M.; Norris, B.; Kedziora-Chudczer, L. (24 de septiembre de 2018). "Los vientos anisotrópicos en un sistema binario Wolf-Rayet identifican un posible progenitor de un estallido de rayos gamma" (PDF) . Facultad de Física de la Universidad de Sídney . Archivado (PDF) del original el 20 de noviembre de 2018 . Consultado el 20 de noviembre de 2018 .
  3. Plait, Phil (19 de noviembre de 2018). "Mala astronomía: ¿este aspersor cósmico que rodea la galaxia será el próximo estallido de rayos gamma?". Syfy Wire . Archivado desde el original el 22 de noviembre de 2018. Consultado el 22 de noviembre de 2018 .

Citas

  1. ^ abc 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). «Espirales 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, PA; Williams, PM; Tuthill, PG; Han, Y.; Pope, BJS; Marcote, B. (2020). "Dos estrellas Wolf-Rayet en el corazón del sistema binario de vientos en colisión Apep". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . 495 (3): 3323–3331. arXiv : 2005.00531 . Código Bibliográfico :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 et al. 2018, página 3, "aquí adoptamos el apodo "Apep" por la forma sinuosa de esta columna infrarroja [...] La deidad serpiente de la mitología egipcia; enemigo mortal del dios del sol Ra. Creemos que esta es una alusión adecuada a la imagen que evoca una estrella envuelta en las espirales de un dragón".
  6. ^ abc Dvorsky, George (19 de noviembre de 2018). "La sorprendente Nebulosa del Molino de Viento 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 se registró en 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 y serpenteante podría lanzar rayos gamma a la Vía Láctea cuando muera". Live Science . Archivado del original el 20 de noviembre de 2018. Consultado el 20 de noviembre de 2018. Por primera vez, los astrónomos han descubierto 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 de largos y ardientes remolinos de materia arrojados al espacio...
  8. ^ XMM-Newton Survey Science Centre (20 de agosto de 2008). "The XMM-Newton Serendipitous Source Catalogue: 2XMM User Guide". 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 de rayos X fortuitas 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 que se descubre en nuestra galaxia». IFL Science! . Archivado del 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 cercano a la Tierra podría producir una de las explosiones más espectaculares del universo". The Independent . Archivado desde el original el 20 de noviembre de 2018. Consultado el 20 de noviembre de 2018. La nube de polvo que gira a tan solo 8.000 años luz de la Tierra es un vasto sistema formado por dos estrellas sorprendentemente brillantes. [...] Las dos estrellas brillantes orbitan entre sí cada cien años aproximadamente, según los investigadores.
  11. ^ Plait 2018, "A 250 mil millones de kilómetros de la estrella brillante (aproximadamente 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). "Una estrella condenada en la Vía Láctea amenaza con provocar 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 12 millones de kilómetros por hora, aproximadamente el 1 por ciento de la velocidad de la luz. [...] Descubrimos esta estrella como un caso atípico en un estudio con un radiotelescopio operado por la Universidad de Sídney.
  13. ^ Plait 2018, "A veces, si están en un binario ajustado, se obtiene un remolino. El ejemplo más famoso de eso es WR 104..."
  14. ^ Plait 2018, "Los astrónomos que lo observaron creen que la primaria (más brillante) está girando extremadamente rápido, tan rápido que está casi al ritmo de ruptura; en otras palabras, gira tan rápido que la gravedad de la estrella en la superficie está casi equilibrada por la fuerza centrífuga hacia afuera".
  15. ^ ab Weule, Genelle (20 de noviembre de 2018). "El espectacular remolino cósmico es una 'bomba de tiempo' que lanzará rayos gamma a través de la Vía Láctea". ABC News Australia . Archivado del original el 20 de noviembre de 2018. Consultado el 20 de noviembre de 2018. En un artículo publicado 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 remolino de polvo ardiente no es creado por los rápidos vientos polares, sino por la turbulencia que surge cuando la segunda estrella en el motor central pasa a través del viento ecuatorial de movimiento lento de esa primera estrella.
  16. ^ abc Devitt, James (19 de noviembre de 2018). «Los científicos descubren un nuevo sistema estelar en forma de «rueda de molino»». Universidad de Nueva York . Archivado desde el original el 20 de noviembre de 2018. Consultado el 20 de noviembre de 2018 ."No se esperaba encontrar un sistema así en nuestra galaxia, sólo en galaxias más jóvenes mucho más lejanas", [...] El descubrimiento del sistema [...] también incluyó a 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 "molinillo" de polvo, cuyo movimiento extrañamente lento sugiere que las teorías actuales sobre la muerte de estrellas pueden ser incompletas.
  17. ^ Clery, Daniel (20 de noviembre de 2018). "Sistema estelar masivo preparado para una explosión intensa". Science . Archivado del 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, causando una explosión de supernova. Los teóricos creen que si la estrella Wolf-Rayet también gira rápido, la explosión producirá intensos chorros de rayos gamma desde ambos polos...
  18. ^ ab Callingham et al. 2018, página 18-19, "Si usamos la extinción visual A V = 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 ubica [menos de alrededor de] 4,5 kpc, y probablemente alrededor de d ≈ 2,4 kpc ".
  19. ^ ab Mannix, Liam (20 de noviembre de 2018). "Se encontró una 'bomba de tiempo' interestelar superpoderosa no muy lejos de la Tierra". The 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 Dr. Joe Callingham mientras estaba clasificando datos, y luego se confirmó utilizando el Telescopio Anglo-Australiano en Coonabarabran en la región de Nueva Gales del Sur.
  20. ^ Callingham et al. 2018, página 2, "La observación de NACO de 2,24 μm (Figura 1, recuadro) resuelve Apep en un binario de 0,739" ± 0,002" con un compañero más débil al norte".
  21. ^ Callingham et al. 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 et al. 2018, página 18-19, "... fue observado por primera vez como un valor atípico de alta luminosidad en nuestro estudio de rayos X y radio 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 et al. 2018, página 14, "Apep fue resuelto por SINFONI [...] Sumamos los datos de banda J sobre el motor central y el compañero norte para derivar las magnitudes de banda J de10,2 ± 0,2 y9,6 ± 0,2 , respectivamente."
  24. ^ abc Callingham et al. 2018, página 22, "Tabla de información complementaria 2. Resumen de las observaciones de NACO de Apep. La separación se refiere a la separación angular entre el motor central y el compañero del norte, identificado en el recuadro de la Figura 1. Las incertidumbres informadas son para un 90 % de confianza".
  25. ^ Callingham et al. 2018, página 21, "A pesar de esto, creemos que la compañera del norte es una supergigante B1 Ia+, pero se necesitan más observaciones, particularmente espectros ópticos, para confirmar este tipo espectral".
  26. ^ Callingham et al. 2018, página 20, "...el espectro de Apep muestra una emisión de línea He II más fuerte y una C IV más débil de lo que es estereotipado para una estrella WC7".
  27. ^ Callingham et al. 2018, página 20, "La debilidad en la banda J, donde la emisión de polvo es insignificante [...] apunta a la continuidad adicional de una estrella compañera. La fuerza anormal de las líneas He II para una estrella WC7 sugiere una compañera de subtipo WN temprano. La ausencia de NV y la debilidad relativa de He I, y en comparación con los espectros 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 et al. 2018, página 21, "Una clasificación de subtipo espectral alternativa al modelo WC7+WN4-5, que describe igualmente bien los espectros mostrados en la Figura 2, es la de una estrella WR en la breve fase transitoria entre WN y WC (WN/WC) con una compañera de tipo OB invisible".
  29. ^ Callingham et al. 2018, página 25, "Tabla de información complementaria 3. Resumen de las observaciones de 0,2 y 10,0 keV de Apep. 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 rayos X y radio en el último año de mis estudios universitarios en la Universidad de Sydney..."
  31. ^ Callingham 2018, "La idea de que Apep era un nuevo sistema binario de vientos en colisión estaba impulsada por la existencia de un gran impulso, pero la emisión de radio lo convertiría en el sistema binario de vientos 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 polvorienta en forma de rueda de molino alrededor de la estrella masiva WR104". Nature . 398 (6727): 487–489. arXiv : astro-ph/9904092 . Código Bibliográfico :1999Natur.398..487T. doi :10.1038/19033. ISSN  0028-0836. S2CID  4373103.
  33. ^ Tuthill, Peter (1999). "The Twisted Tale of Wolf-Rayet 104 First of the Pinwheel Nebulae". Facultad de Física de la Universidad de Sídney . 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, pp. 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 escena, ya que las propiedades infrarrojas extremas de Apep le llamaron particularmente la atención. [...] Inmediatamente me recordó las llamadas "Nebulosas del Molinillo" que Peter había descubierto hace 20 años, pero esta era más grande y con una estructura más complicada que la espiral de Arquímedes limpia 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 et al. 2018, página 1, "Se sabe que la rotación estelar casi crítica impulsa dichos vientos, lo que sugiere que este sistema Wolf-Rayet es un posible sistema progenitor galáctico de estallidos de rayos gamma de larga duración".

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