Por primera vez, astrónomos observan cómo una estrella consume lentamente a su compañera

En el universo, las estrellas suelen tener cuerpos que las rodean y giran a su alrededor: planetas, lunas y otros objetos. Esa danza puede durar miles de millones de años en perfecto equilibrio, pero cuando uno de esos cuerpos se acerca demasiado a su estrella, el equilibrio se rompe: la estrella puede atraerlo y engullirlo.

Un equipo del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) acaba de descubrir, por primera vez, un tercer camino: a unos 300 años luz de la Tierra, una pequeña estrella consume lentamente a su compañera en un proceso tan gradual que podría extenderse por miles de millones de años, informó MIT News, el portal de noticias del instituto.

El sistema, bautizado ZTF J0440+2325 —nombre que deriva del telescopio que lo detectó por primera vez, la Zwicky Transient Facility—, se encuentra en la Vía Láctea y es protagonizado por dos objetos de baja masa: una enana roja —una estrella pequeña, mucho menor que nuestro Sol— y una enana marrón —un cuerpo con más masa que un planeta, pero que nunca llegó a convertirse en estrella—, que orbitan una a la otra cada 87 minutos, en una trayectoria tan compacta que la distancia entre ambas es menor que la que separa a la Tierra de la Luna.

Kevin Burdge, profesor asistente de Física del MIT y autor principal del estudio, explicó que el sistema revela una alternativa al engullimiento total de un planeta o una enana marrón por su estrella: “Cuando pensamos en estrellas que interactúan con planetas o enanas marrones, la imagen siempre es que la estrella acaba por tragarse al otro objeto. Eso es lo que le ocurrirá a la Tierra cuando el Sol se convierta en una gigante roja. Pero aquí encontramos otra posibilidad: en vez de devorarlo, la estrella puede comerlo gradualmente durante miles de millones de años”.

Una señal triangular repetida en el cielo

La primera pista surgió de los registros de la Zwicky Transient Facility, un programa que utiliza una cámara instalada en un telescopio del Observatorio Palomar, en California, para detectar cambios rápidos de brillo. Esas variaciones pueden revelar supernovas, estallidos de rayos gamma o colisiones entre estrellas de neutrones.

Hace varios años, Burdge revisaba esos datos cuando encontró una curva de luz inusual: en vez de la forma de campana propia de una supernova, que primero aumenta su brillo y luego se desvanece, el patrón tenía apariencia triangular y se repetía una y otra vez.

El científico recordó su reacción inicial: “Las estrellas no producen formas de onda triangulares como esta”. Por entonces, el grupo estudiaba otra señal que identificó como una binaria de viuda negra, un sistema en el que una estrella de neutrones muy densa y giratoria consume lentamente a una estrella compañera mucho menor.

La señal triangular podía corresponder a una viuda negra, pero no mostraba el bamboleo esperado. En esos sistemas, la luz parece oscilar porque un objeto de poca masa gira velozmente alrededor de otro mucho más masivo, como una estrella de neutrones. “No veíamos ese movimiento de ida y vuelta”, señaló Burdge. “No tenía sentido. No podíamos explicar qué era”.

La hipótesis fue que no se trataba de una pareja extremadamente desigual, sino de dos cuerpos de masas relativamente semejantes y bajas. “Si la masa total del sistema es menor, los objetos pueden orbitarse suavemente sin ese movimiento de ida y vuelta”, explicó el investigador. Sin pruebas para confirmarlo, el patrón quedó sin resolver durante años.

Una lluvia constante de materia sobre la estrella

El equipo retomó el análisis, localizó el objeto y orientó varios telescopios hacia él. Las nuevas observaciones permitieron medir el bamboleo del sistema: aunque menor que el de las binarias de viuda negra, no resultaba insignificante.

“Ese fue el elemento decisivo”, afirmó Aaron Householder, estudiante de posgrado del Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias del MIT y coautor de la investigación. “Cuando medimos ese bamboleo, descubrimos que no estábamos viendo una viuda negra. Era una estrella de baja masa orbitada por una enana marrón. La amplitud era demasiado pequeña como para que fuera otra cosa”.

La estrella tiene una masa cercana a 85 veces la de Júpiter y la enana marrón alcanza unas 25 veces la masa del planeta. Ambos cuerpos completan una vuelta cada 87 minutos, en una proximidad extrema.

Esa cercanía llevó a los científicos a examinar si uno de los objetos extraía materia del otro. El fenómeno, denominado acreción, suele observarse cerca de cuerpos muy masivos y compactos, como agujeros negros y estrellas de neutrones. En esos casos, el objeto que atrae material forma un disco a su alrededor.

En ZTF J0440+2325, la materia no gira en torno a un agujero negro. “La diferencia es que el objeto que absorbe materia no es un pequeño agujero negro, sino una estrella, relativamente grande”, indicó Burdge. “Por eso la materia impacta directamente contra la superficie a velocidades muy altas, como un asteroide que golpea la Luna”.

El equipo realizó simulaciones para determinar el comportamiento de las partículas de materia en la enana marrón a lo largo del tiempo, de acuerdo con las leyes físicas y las ecuaciones de movimiento. Las simulaciones mostraron que las partículas terminan directamente en la superficie estelar. “Cuando seguimos esas partículas de prueba, vemos que efectivamente caen sobre la superficie de la estrella”, precisó Householder. “Es la primera vez que observamos una estrella de baja masa que acreta activamente materia de otro objeto de baja masa”.

La enana marrón pierde materia que fluye continuamente hacia la estrella, a una tasa de cerca de una cienmilésima parte de la masa de la Tierra por año, un volumen equivalente a unos 40 millones de camiones volcadores. Es una fracción mínima, pero suficiente: el flujo constante genera una zona caliente en la estrella, comparable con una bola de fuego continua. A medida que la enana marrón y la corriente de materia orbitan, ese punto entra y sale del campo de visión, lo que explica la forma triangular de la curva de brillo.

El hallazgo impulsa nuevas búsquedas de sistemas similares, que podrían aportar información sobre otras formas de interacción entre planetas, enanas marrones y sus estrellas anfitrionas. Los resultados de la investigación fueron publicados en Nature Astronomy.