Los astrónomos que utilizan el Telescopio SMARTS de 1,5 metros en el Observatorio Interamericano Cerro Tololo en Chile, un programa de NOIRLab de la NSF, han descubierto el primer ejemplo de un tipo fenomenalmente raro de sistema estelar binario, uno que tiene todas las condiciones adecuadas para eventualmente desencadenar un kilonova : la explosión productora de oro ultrapoderosa creada por la colisión de estrellas de neutrones. Tal arreglo es tan extremadamente raro que se cree que solo existen alrededor de 10 de estos sistemas en toda la Vía Láctea. Los hallazgos se publican hoy en la revista Nature.

Este sistema inusual, conocido como CPD-29 2176, se encuentra a unos 11.400 años luz de la Tierra. Fue identificado por primera vez por el Observatorio Neil Gehrels Swift de la NASA. Observaciones posteriores con el telescopio SMARTS de 1,5 metros permitieron a los astrónomos deducir las características orbitales y los tipos de estrellas que componen este sistema : una estrella de neutrones creada por una supernova ultra-desnuda y una estrella masiva en órbita cercana que está en proceso de convertirse en una supernova ultra-despojada en sí misma.

Una supernova ultradespojada es la explosión al final de su vida de una estrella masiva a la que una estrella compañera le ha quitado gran parte de su atmósfera exterior. Esta clase de supernova carece de la fuerza explosiva de una supernova tradicional, que de otro modo « expulsaría » del sistema a una estrella compañera cercana.

« La estrella de neutrones actual tendría que formarse sin expulsar a su compañera del sistema. Una supernova ultra-desnuda es la mejor explicación de por qué estas estrellas compañeras están en una órbita tan estrecha », dijo Noel D. Richardson de la Universidad Aeronáutica Embry-Riddle. y autor principal del artículo. « Para crear un día una kilonova, la otra estrella también tendría que explotar como una supernova ultra-desnuda para que las dos estrellas de neutrones puedan colisionar y fusionarse ».

Además de representar el descubrimiento de una rareza cósmica increíblemente rara, encontrar y estudiar sistemas progenitores de kilonovas como este puede ayudar a los astrónomos a desentrañar el misterio de cómo se forman las kilonovas, arrojando luz sobre el origen de los elementos más pesados ​​del Universo.

« Durante bastante tiempo, los astrónomos especularon sobre las condiciones exactas que eventualmente podrían conducir a una kilonova », dijo el astrónomo y coautor de NOIRLab, André-Nicolas Chené. « Estos nuevos resultados demuestran que, al menos en algunos casos, dos estrellas de neutrones hermanas pueden fusionarse cuando una de ellas se creó sin una explosión de supernova clásica ».

Sin embargo, producir un sistema tan inusual es un proceso largo e improbable. « Sabemos que la Vía Láctea contiene al menos 100 mil millones de estrellas y probablemente cientos de miles de millones más. Este notable sistema binario es esencialmente un sistema de uno en diez mil millones », dijo Chené. « Antes de nuestro estudio, la estimación era que solo uno o dos de estos sistemas deberían existir en una galaxia espiral como la Vía Láctea ».

Aunque este sistema tiene todo lo necesario para eventualmente formar una kilonova, dependerá de los futuros astrónomos estudiar ese evento. La estrella masiva tardará al menos un millón de años en terminar su vida como una explosión de supernova titánica y dejar atrás una segunda estrella de neutrones. Este nuevo remanente estelar y la estrella de neutrones preexistente necesitarán unirse gradualmente en un ballet cósmico, perdiendo lentamente su energía orbital como radiación gravitatoria.

Cuando eventualmente se fusionen, la explosión de kilonova resultante producirá ondas gravitacionales mucho más poderosas y dejará a su paso una gran cantidad de elementos pesados, incluidos plata y oro.

« Este sistema revela que algunas estrellas de neutrones se forman con solo un pequeño impulso de supernova », concluyó Richardson. « A medida que comprendamos la creciente población de sistemas como CPD-29 2176, obtendremos una idea de cuán tranquilas pueden ser algunas muertes estelares y si estas estrellas pueden morir sin las supernovas tradicionales ».