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WR104

WR 104 es un sistema estelar triple ubicado a unos 2580 parsecs (8400 años luz) de la Tierra . La estrella principal es una estrella Wolf-Rayet (abreviada como WR), que tiene una estrella de secuencia principal B0.5 en órbita cercana y otra compañera más distante y más débil.

La estrella WR está rodeada por una distintiva nebulosa espiral de Wolf-Rayet , a menudo denominada nebulosa en forma de rueda de molino. El eje de rotación del sistema binario, y probablemente el de las dos estrellas más cercanas, está orientado aproximadamente hacia la Tierra. Se prevé que en los próximos cientos de miles de años la estrella Wolf-Rayet experimente una supernova por colapso del núcleo con una pequeña probabilidad de producir un estallido de rayos gamma de larga duración .

La posibilidad de que una explosión de supernova de WR 104 tuviera consecuencias destructivas para la vida en la Tierra despertó el interés de los medios de comunicación y desde 2008 se han publicado en la prensa varios artículos de divulgación científica. Algunos artículos deciden rechazar el escenario catastrófico, mientras que otros lo dejan como una cuestión abierta. [10] [11] [12] [13]

Sistema

La estrella Wolf-Rayet que produce el espectro de líneas de emisión característico de WR 104 tiene una compañera resuelta y una compañera espectroscópica no resuelta, formando un sistema triple.

El par espectroscópico está formado por la estrella Wolf-Rayet y una estrella de secuencia principal B0.5 . La estrella WR es visualmente 0,3 magnitudes más débil que la estrella de secuencia principal, aunque la estrella WR suele considerarse la principal, ya que domina la apariencia del espectro y es más luminosa. Las dos se encuentran en una órbita casi circular separadas por aproximadamente 2 UA , lo que sería aproximadamente un milisegundo de arco a la distancia supuesta. [3] Las dos estrellas orbitan cada 241,5 días con una pequeña inclinación (es decir, casi de frente). [8]

La compañera visualmente resuelta es 1,5 magnitudes más débil que el par espectroscópico combinado y se encuentra a casi un segundo de arco de distancia. Se cree que está asociada físicamente, aunque no se ha observado movimiento orbital. Por el color y el brillo, se espera que sea una estrella caliente de la secuencia principal. [3]

Estructura

El eje de rotación del sistema binario está orientado aproximadamente hacia la Tierra con una inclinación estimada de entre 0 y 16 grados, lo que proporciona un ángulo de visión ideal para observar el sistema binario y su dinámica. [14]

Curvas de luz de banda ancha óptica y visual para V5097 Sagittarii. El gráfico principal muestra la variabilidad a largo plazo y el gráfico insertado muestra la variabilidad periódica. Adaptado de Kato et al. (2002) [15]

Descubierta como parte del Experimento de Enmascaramiento de Apertura Keck [16], WR 104 está rodeada por una distintiva nebulosa Wolf-Rayet polvorienta de más de 200 unidades astronómicas de diámetro formada por la interacción entre los vientos estelares de las dos estrellas a medida que giran y orbitan. La apariencia espiral de la nebulosa ha llevado a que se use el nombre de Nebulosa Pinwheel. [9] La estructura espiral de la nebulosa está compuesta de polvo que no se habría formado debido a la intensa radiación de WR 104 si no fuera por la compañera de la estrella. La región donde interactúa el viento estelar de las dos estrellas masivas comprime el material lo suficiente para que se forme el polvo , y la rotación del sistema causa el patrón en forma de espiral. [17] La ​​apariencia redonda de la espiral lleva a la conclusión de que el sistema se ve casi en el polo, y se había asumido un período orbital casi circular de 220 días a partir del patrón de flujo de salida en forma de pinwheel. [14]

WR 104 muestra frecuentes eclipses , así como otras variaciones irregulares en el brillo. La magnitud aparente sin perturbaciones es de alrededor de 12,7, pero la estrella rara vez alcanza ese nivel. Se cree que los eclipses son causados ​​por el polvo formado a partir del material expulsado, no por la estrella compañera. [2]

Progenitor de una supernova

Se prevé que ambas estrellas del sistema WR 104 terminen sus días como supernovas de colapso de núcleo . La estrella Wolf-Rayet está en la fase final de su ciclo de vida y se espera que se convierta en una supernova mucho antes que la estrella OB. Se prevé que esto ocurra en algún momento dentro de los próximos cientos de miles de años. [14] Debido a su relativa proximidad al Sistema Solar, se ha planteado la cuestión de si WR 104 representará un peligro futuro para la vida en la Tierra. [18]

Explosión de rayos gamma

Aparte de una supernova de colapso de núcleo, los astrofísicos han especulado sobre si WR 104 tiene el potencial de causar un estallido de rayos gamma (GRB) al final de su vida. [19] [14] La estrella OB compañera ciertamente tiene el potencial, pero es probable que la estrella Wolf-Rayet se convierta en supernova mucho antes. Siguen existiendo demasiadas incertidumbres y parámetros desconocidos para cualquier predicción confiable, y solo se han publicado estimaciones esquemáticas de un escenario de GRB para WR 104. [14]

Las estrellas Wolf-Rayet con una velocidad de giro suficientemente alta, antes de convertirse en supernova, podrían producir un estallido de rayos gamma de larga duración, emitiendo radiación de alta energía a lo largo de su eje de rotación en dos chorros relativistas de direcciones opuestas . En la actualidad, los mecanismos de generación de emisiones de GRB no se comprenden por completo, pero se considera que existe una pequeña posibilidad de que el componente Wolf-Rayet de WR 104 pueda convertirse en uno cuando se convierta en supernova. [14]

Efectos sobre la Tierra

Según los datos astrofísicos disponibles tanto para WR 104 como para su compañera, eventualmente ambas estrellas serán destruidas como supernovas anisotrópicas altamente direccionales , produciendo emisiones radiativas concentradas como estrechos chorros relativistas . [20] Los estudios teóricos de tales supernovas sugieren que la formación de chorros se alinea con los ejes de rotación de su estrella progenitora y su eventual remanente estelar , y expulsará materia preferentemente a lo largo de sus ejes polares. [14]

Si estos chorros se dirigieran hacia nuestro sistema solar, sus consecuencias podrían dañar significativamente la vida en la Tierra y su biosfera, cuyo verdadero impacto depende de la cantidad de radiación recibida, el número de partículas energéticas y la distancia de la fuente. Sabiendo que la inclinación del sistema binario que contiene a WR 104 es de aproximadamente 12° con respecto a la línea de visión, y asumiendo que ambas estrellas tienen sus ejes de rotación orientados de manera similar, sugiere cierto riesgo potencial. [21] Estudios recientes sugieren que estos efectos plantean un peligro "altamente improbable" para la vida en la Tierra, con lo que, como afirma el astrónomo australiano Peter Tuthill , la estrella Wolf-Rayet tendría que sufrir una extraordinaria cadena de eventos sucesivos: [21]

  1. La estrella Wolf-Rayet tendría que generar un estallido de rayos gamma (GRB); sin embargo, estos eventos están asociados principalmente a galaxias con baja metalicidad y aún no han sido observados en nuestra galaxia, la Vía Láctea . Algunos astrónomos creen que es poco probable que WR 104 genere un GRB; [22] Tuthill estima tentativamente que la probabilidad de cualquier tipo de evento GRB es de alrededor del uno por ciento, pero advierte que se necesita más investigación para estar seguro.
  2. El eje de rotación de la estrella Wolf-Rayet tendría que apuntar en dirección a la Tierra. Se estima que el eje de la estrella está cerca del eje de la órbita binaria de WR 104. Las observaciones de la columna espiral son consistentes con un ángulo de polo orbital de entre 0 y 16 grados con respecto a la Tierra, pero una observación espectrográfica sugiere un ángulo significativamente mayor y, por lo tanto, menos peligroso, de 30°–40° (posiblemente hasta 45°). [23] Las estimaciones del arco del chorro de "ángulo de apertura" actualmente varían de 2 a 20 grados. (Nota: El "ángulo de apertura" es la amplitud angular total del chorro, no la amplitud angular desde el eje hasta un lado. Por lo tanto, la Tierra solo estaría en la trayectoria de intersección si el ángulo real del eje de la estrella con respecto a la Tierra es menor que la mitad del ángulo de apertura).
  3. El chorro tendría que llegar lo suficientemente lejos para dañar la vida en la Tierra. Cuanto más estrecho parezca el chorro, más lejos llegará, pero menos probabilidades hay de que impacte contra la Tierra.

Notas

  1. ^ ab Aplicando la ley de Stefan-Boltzmann con una temperatura solar efectiva nominal de 5.772  K :

Referencias

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