stringtranslate.com

Objeto de Thorne-Żytkow

Un objeto de Thorne-Żytkow ( TŻO o TZO ), también conocido como estrella híbrida, es un tipo de estrella en el que una gigante roja o supergigante roja contiene una estrella de neutrones en su núcleo, formada a partir de la colisión de la gigante con la estrella de neutrones. Kip Thorne y Anna Żytkow plantearon la hipótesis de estos objetos en 1977. [1] En 2014, se descubrió que la estrella HV 2112 , ubicada en la Pequeña Nube de Magallanes (SMC), era un candidato fuerte, [2] [3] aunque esta opinión ha sido refutada desde entonces. [4] Otra posible candidata es la estrella HV 11417 , también ubicada en la SMC. [4]

Formación

Un objeto Thorne-Żytkow se formaría cuando una estrella de neutrones colisiona con otra estrella , a menudo una gigante roja o una supergigante. Los objetos en colisión pueden ser simplemente estrellas errantes, aunque esto solo es probable que ocurra en cúmulos globulares extremadamente concurridos . Alternativamente, la estrella de neutrones podría formarse en un sistema binario cuando una de las dos estrellas se convierte en supernova . Debido a que ninguna supernova es perfectamente simétrica , y debido a que la energía de enlace del sistema binario cambia con la masa perdida en la supernova, la estrella de neutrones quedará con cierta velocidad relativa a su órbita original. Este impulso puede hacer que su nueva órbita se cruce con su compañera o, si su compañera es una estrella de la secuencia principal , puede ser engullida cuando su compañera evolucione a una gigante roja. [5]

Una vez que la estrella de neutrones entra en la gigante roja, el arrastre entre la estrella de neutrones y las capas difusas externas de la gigante roja hace que la órbita del sistema estelar binario se desintegra, y la estrella de neutrones y el núcleo de la gigante roja se aproximan en espiral. Dependiendo de su separación inicial, este proceso puede tardar cientos de años. Cuando finalmente colisionen, la estrella de neutrones y el núcleo de la gigante roja se fusionarán. Si su masa combinada excede el límite de Tolman-Oppenheimer-Volkoff , entonces los dos colapsarán en un agujero negro . De lo contrario, los dos se fusionarán en una sola estrella de neutrones. [6]

Si una estrella de neutrones y una enana blanca se fusionan, se podría formar un objeto Thorne-Żytkow con las propiedades de una variable R Coronae Borealis . [7]

Propiedades

La superficie de la estrella de neutrones es muy caliente, con temperaturas superiores a 10 9 K , más caliente que los núcleos de todas las estrellas, excepto las más masivas. Este calor está dominado por la fusión nuclear en el gas en acreción o por la compresión del gas por la gravedad de la estrella de neutrones. [8] [9] Debido a la alta temperatura, pueden tener lugar procesos nucleares inusuales a medida que la envoltura de la gigante roja cae sobre la superficie de la estrella de neutrones. El hidrógeno puede fusionarse para producir una mezcla diferente de isótopos de la que se produce en la nucleosíntesis estelar ordinaria , y algunos astrónomos han propuesto que la rápida nucleosíntesis de protones que ocurre en los estallidos de rayos X también tiene lugar dentro de los objetos de Thorne-Żytkow. [10]

Observacionalmente, un objeto Thorne-Żytkow puede parecerse a una supergigante roja [ 2] o, si es lo suficientemente caliente como para desprender las capas superficiales ricas en hidrógeno, a una estrella Wolf-Rayet rica en nitrógeno (tipo WN8). [11]

Se estima que un TŻO tiene una vida útil de entre 10 5 y 10 6 años. Dada esta vida útil, es posible que existan actualmente entre 20 y 200 objetos Thorne-Żytkow en la Vía Láctea . [12]

La única manera de determinar de forma inequívoca si una estrella es una TŻO es mediante la detección por múltiples mensajeros de las ondas gravitacionales de la estrella de neutrones interior y de un espectro óptico de los metales atípicos de una supergigante roja normal . Es posible detectar TŻO preexistentes con los detectores LIGO actuales ; el núcleo de la estrella de neutrones emitiría una onda continua. [13]

Disolución

Se ha teorizado que la pérdida de masa acabará con la etapa TŻO, y la envoltura restante se convertirá en un disco, lo que dará lugar a la formación de una estrella de neutrones con un disco de acreción masivo . [14] Estas estrellas de neutrones pueden formar la población de púlsares aislados con discos de acreción. [14] El disco de acreción masivo también puede colapsar en una nueva estrella, convirtiéndose en una compañera estelar de la estrella de neutrones. La estrella de neutrones también puede acrecentar suficiente material para colapsar en un agujero negro . [15]

Historial de observación

En 2014, un equipo dirigido por Emily Levesque argumentó que la estrella HV 2112 tenía abundancias inusualmente altas de elementos como molibdeno , rubidio , litio y calcio , y una alta luminosidad. Dado que ambas son características esperadas de los objetos de Thorne-Żytkow, esto llevó al equipo a sugerir que HV 2112 podría ser el primer descubrimiento de un TZO. [2] Sin embargo, esta afirmación fue cuestionada en un artículo de 2018 de Emma Beasor y colaboradores, [4] quienes argumentaron que no hay evidencia de que HV 2112 tenga patrones de abundancia inusuales más allá de un posible enriquecimiento de litio y que su luminosidad es demasiado baja. Propusieron otro candidato, HV 11417 , basado en una aparente sobreabundancia de rubidio y una luminosidad similar a la de HV 2112. [4]

Lista de candidatos TŻOs

Lista de candidatos antiguos y futuros TŻO

Véase también

Referencias

  1. ^ Thorne, Kip S. ; Żytkow, Anna N. (15 de marzo de 1977). "Estrellas con núcleos de neutrones degenerados. I - Estructura de modelos de equilibrio". The Astrophysical Journal . 212 (1): 832–858. Bibcode :1977ApJ...212..832T. doi :10.1086/155109.
  2. ^ abcde Levesque, Emily M. ; Massey, Philip; Zytkow, Anna N.; Morrell, Nidia (2014). "Descubrimiento de un candidato a objeto Thorne-Żytkow en la Pequeña Nube de Magallanes". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters . 443 : L94–L98. arXiv : 1406.0001 . Bibcode :2014MNRAS.443L..94L. doi : 10.1093/mnrasl/slu080 . S2CID  119192926.
  3. ^ "Los astrónomos descubren el primer objeto Thorne-Zytkow, un extraño tipo de estrella híbrida". PhysOrg . 4 de junio de 2014.
  4. ^ abcdefgh Beasor, Emma; Davies, Ben; Cabrera-Ziri, Ivan; Hurst, Georgia (2 de julio de 2018). "Una reevaluación crítica del candidato a objeto de Thorne-Żytkow HV 2112". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . 479 (3): 3101–3105. arXiv : 1806.07399 . Código Bibliográfico :2018MNRAS.479.3101B. doi : 10.1093/mnras/sty1744 . S2CID  67766043.
  5. ^ Brandt, W. Niel; Podsiadlowski, Philipp (mayo de 1995). "Los efectos de los efectos de las supernovas de alta velocidad sobre las propiedades orbitales y las distribuciones celestes de los sistemas binarios de estrellas de neutrones". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . 274 (2): 461–484. arXiv : astro-ph/9412023 . Bibcode :1995MNRAS.274..461B. doi : 10.1093/mnras/274.2.461 . S2CID  119408422.
  6. ^ Oohara, Ken-ichi; Nakamura, Takashi (1989). "Datos iniciales tridimensionales de la relatividad numérica". En Evans, Charles R.; Finn, Lee S.; Hobill, David W. (eds.). Fronteras en la relatividad numérica . Cambridge University Press. pág. 84. ISBN 978-0-521-36666-3.
  7. ^ abc Vanture, Andrés; Zucker, Daniel; Wallerstein, George (abril de 1999). "¿U Aquarii es un objeto Thorne-Żytkow?". La revista astrofísica . 514 (2): 932–938. Código Bib : 1999ApJ...514..932V. doi : 10.1086/306956 .
  8. ^ Eich, Chris; Zimmerman, Mark; Thorne, Kip ; Żytkow, Anna N. (noviembre de 1989). "Estrellas gigantes y supergigantes con núcleos de neutrones degenerados". The Astrophysical Journal . 346 (1): 277–283. Bibcode :1989ApJ...346..277E. doi :10.1086/168008.
  9. ^ Cañón, Robert; Eggleton, Peter; Żytkow, Anna N .; Podsialowsky, Philip (febrero de 1992). "La estructura y evolución de los objetos Thorne-Zytkow". La revista astrofísica . 386 (1): 206–214. Código Bib : 1992ApJ...386..206C. doi : 10.1086/171006 .
  10. ^ Cannon, Robert (agosto de 1993). «Objetos masivos de Thorne-Żytkow: estructura y nucleosíntesis». Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . 263 (4): 817–838. Bibcode :1993MNRAS.263..817C. doi : 10.1093/mnras/263.4.817 .
  11. ^ Foellmi, C.; Moffat, AFJ (2002). "¿Son las estrellas Wolf-Rayet peculiares del tipo WN8 objetos Thorne-Zytkow?". En Shara, Michael M. (ed.). Colisiones estelares, fusiones y sus consecuencias . Actas de la conferencia ASP. Vol. 263. arXiv : astro-ph/0607217 . Código Bibliográfico :2002ASPC..263..123F. ISBN 1-58381-103-6.
  12. ^ Podsiadlowski, P.; Cannon, RC; Rees, MJ (mayo de 1995). "La evolución y el destino final de los objetos masivos de Thorne-Żytkow". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . 274 (2): 485–490. Bibcode :1995MNRAS.274..485P. doi : 10.1093/mnras/274.2.485 .
  13. ^ DeMarchi, L.; Sanders, J.; Levesque, EM (abril de 2021). "Perspectivas para observaciones multimensajero de objetos Thorne-Żytkow". The Astrophysical Journal . 911 (2): 101. arXiv : 2103.03887 . Código Bibliográfico :2021ApJ...911..101D. doi : 10.3847/1538-4357/abebe1 .
  14. ^ ab Mereghetti, Sandro (1995). "Una variación de giro descendente en el púlsar de rayos X de 6 segundos 1E 1048.1-5937". Astrophysical Journal . 455 (publicado en diciembre de 1995): 598. Bibcode :1995ApJ...455..598M. doi :10.1086/176607.
  15. ^ ab Brandt, W. Niel; Podsiadlowski, Philipp; Sigurðsson, Steinn (1995). "Sobre la alta velocidad espacial de rayos X de Nova SCO 1994: implicaciones para la formación de su agujero negro". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . 277 (2): L35–L40. Bibcode :1995MNRAS.277L..35B. doi : 10.1093/mnras/277.1.L35 .
  16. ^ ab McMillan, Paul (2018). "Gaia DR2 confirma que el objeto candidato Thorne-Żytkow HV 2112 se encuentra en la Pequeña Nube de Magallanes". Notas de investigación de la Sociedad Astronómica Estadounidense . 2 (2) (publicado en mayo de 2018): 18. Bibcode :2018RNAAS...2...18M. doi : 10.3847/2515-5172/aac0fb . S2CID  125376171.
  17. ^ ab Tout, Christopher (2014). "HV2112, un objeto Thorne-Zytkow o una estrella gigante superasintótica". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . 445 (publicado en noviembre de 2014): L36–L40. arXiv : 1406.6064 . Código Bibliográfico :2014MNRAS.445L..36T. doi : 10.1093/mnrasl/slu131 .
  18. ^ ab Worley, Clare (2016). "El movimiento propio de HV2112: un candidato a TŻO en la Pequeña Montaña". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . 459 (1) (publicado en junio de 2016): L31–L35. arXiv : 1602.08479 . Bibcode :2016MNRAS.459L..31W. doi : 10.1093/mnrasl/slw034 .
  19. ^ O'Grady, Anna (2020). "Estrellas frías, luminosas y altamente variables en las Nubes de Magallanes de ASAS-SN: implicaciones para los objetos de Thorne-Żytkow y las estrellas de la rama gigante superasintótica". Astrophysical Journal . 901 (2) (publicado en septiembre de 2020): 135. arXiv : 2008.06563 . Bibcode :2020ApJ...901..135O. doi : 10.3847/1538-4357/abafad . S2CID  221140015.
  20. ^ abc Kuchner, Marc J. ; Vakil, David; Smith, Verne V.; Lambert, David L. ; Plez, Bertrand; Phinney, E. Sterl (30 de mayo – 2 de junio de 2000). Shara, Michael M. (ed.). Una búsqueda espectroscópica de objetos masivos de Thorne-Żytkow (PDF) . Colisiones estelares, fusiones y sus consecuencias. Serie de conferencias de la ASP. Vol. 263. Museo Americano de Historia Natural, Nueva York. págs. 131–136. Código Bibliográfico :2002ASPC..263..131K. ISBN 1-58381-103-6.
  21. ^ Eisner, Países Bajos; Johnston, C.; Toonen, S.; Escarcha, AJ; Janssens, S.; Lintott, CJ; Aigrain, S.; Saná, H.; Abdul-Masih, M.; Arellano-Córdova, KZ; Beck, PG; Bordier, E.; Cañón, E.; Escorza, A.; Fabry, M. (1 de abril de 2022). "Planet Hunters TESS IV: un sistema estelar triple jerárquico, masivo y compacto TIC 470710327". Avisos mensuales de la Real Sociedad Astronómica . 511 (4): 4710–4723. arXiv : 2202.06964 . Código Bib : 2022MNRAS.511.4710E. doi : 10.1093/mnras/stab3619 . ISSN  0035-8711.