Actuando como arqueólogos estelares, los científicos han encontrado magnetismo fosilizado en estrellas muertas hace mucho tiempo conocidas como “enanas blancas”. Este descubrimiento puede ayudar a explicar cómo las estrellas evolucionan desde su fase de gigante roja “hinchada” hasta su fase de enana blanca compacta y humeante, un proceso que nuestro Sol experimentará en unos 5 mil millones de años.
El equipo detrás de esta investigación vinculó un modelo teórico con observaciones de estrellas en diferentes etapas de su evolución, conectando evidencia de campos magnéticos en las superficies de enanas blancas con magnetismo detectado en los núcleos de gigantes rojas. El modelo del equipo se basa en la idea de que los campos magnéticos, que se forman temprano en la vida de una estrella, persisten durante todas sus etapas posteriores y finalmente emergen en las enanas blancas miles de millones de años después como “campos fósiles”.
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“El campo magnético en una estrella es importante para determinar cómo funciona la estrella en su interior y cuánto tiempo vive y evoluciona”, dijo en un comunicado el codirector del equipo, Lukas Einramhof, del Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria (ISTA). “En general, la mayoría de las enanas blancas más viejas tienden a ser más magnéticas que las enanas blancas más jóvenes”.
Para comprender la conexión entre las gigantes rojas y las enanas blancas, consideremos la evolución final de nuestra propia estrella, el sol.
De gigantes rojas a enanas blancas
Dentro de unos 5 mil millones de años, el Sol habrá agotado el hidrógeno de su núcleo y ya no podrá realizar su proceso de fusión nuclear que convierte este elemento en helio. Como este proceso es la principal fuente de energía producida por el sol, esto significará que también cesa la presión hacia afuera que impide que el sol colapse bajo su propia gravedad.
A medida que el núcleo del Sol colapsa, sus capas exteriores, donde todavía se produce la fusión nuclear, se hincharán hasta unas 100 veces el ancho original del Sol, tal vez más. Esta es la fase de gigante roja. En el sistema solar, se pudo ver cómo el Sol se tragaba los planetas rocosos, incluida la Tierra, hasta la órbita de Marte.
La fase de gigante roja del Sol tendrá una duración relativamente corta y se espera que dure sólo mil millones de años. Las capas externas de la estrella eventualmente se enfriarán y dispersarán, dejando una nebulosa de material ex estelar que rodea el núcleo del Sol, que luego se convertirá en un remanente estelar expuesto en enfriamiento llamado enana blanca. Ésa es la etapa final de la vida de todas las estrellas de masa similar a la del sol.
Recientemente, los científicos estelares han estado estudiando el interior de las gigantes rojas utilizando terremotos estelares, del mismo modo que los sismólogos aquí en la Tierra utilizan ondas sísmicas y terremotos para investigar el interior de nuestro planeta.
Esto ha revelado que existen campos magnéticos en los núcleos de las gigantes rojas, mientras que las enanas blancas parecen tener campos magnéticos en sus superficies. Einramhof y sus colegas creen que el modelo de campo fósil del magnetismo estelar conecta estos campos magnéticos en las dos fases evolutivas distintas de las estrellas, a pesar de ser una teoría que ha caído en desgracia entre los científicos en los últimos años.
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“Debido a que una enana blanca es el núcleo expuesto de una gigante roja que se ha desprendido de sus capas externas, estas diferentes observaciones examinan esencialmente la misma región del interior de una estrella en diferentes etapas evolutivas”, dijo Einramhof. “Si el campo magnético observado durante la fase de gigante roja es el mismo que evoluciona para observarse en la superficie de la enana blanca, entonces la teoría del campo fósil puede explicar y conectar las observaciones”.
Él y el equipo teorizan que después de la fase de gigante roja, el desprendimiento de las capas externas de una estrella dejará propiedades distintivas en la superficie de su sucesora remanente de enana blanca. Uno de los elementos clave es hasta qué punto se extiende el magnetismo en el núcleo de la gigante roja.
“Para conectar los campos magnéticos observados en la superficie de las enanas blancas más antiguas con los que se encuentran en el núcleo de sus progenitoras gigantes rojas, es necesario magnetizar una fracción mayor de la estrella”, explicó Einramhof. “Sin embargo, esto no significa que las estrellas estén más magnetizadas, sino sólo que los campos magnéticos ya deben alcanzar una mayor parte de su núcleo”.
El equipo también determinó cómo la evolución de una estrella influye en la forma de su campo magnético, y descubrió que en lugar de estar centrada en un punto, forma una estructura segmentada como la superficie de una pelota de baloncesto, que es más fuerte cerca de la superficie que en el núcleo.
Todo esto podría dar a los científicos una mejor idea de lo que le depara el futuro al Sol y también del estado general de nuestra estrella en las profundidades de su superficie.
“Todavía no sabemos si el núcleo del Sol es magnético. Aunque se trata de nuestra propia estrella, estamos prácticamente ciegos a lo que sucede en su centro”, afirma Einramhof. “Las predicciones actuales suponen que el núcleo del Sol no es magnético. Pero si resulta serlo, esta información cambiaría todo lo que sabemos y todos los modelos en los que hemos basado nuestro trabajo. Dado lo poco que sabemos en esta etapa, nuestro trabajo sugiere que lo más probable es que todas las estrellas sean magnéticas. Pero no siempre podemos detectar este magnetismo”.
Siguiendo el ejemplo del equipo, los científicos también pueden descubrir que a nuestra estrella de 4.600 millones de años le queda un poco más de vida de lo que se calcula actualmente.
“Si el Sol pudiera de alguna manera llevar hidrógeno de sus capas exteriores a su núcleo, podría vivir más tiempo. Una forma de hacerlo sería a través de fuertes campos magnéticos”, afirmó Einramhof. “Sin embargo, los campos magnéticos también podrían conducir a un resultado muy diferente”.
La investigación del equipo fue publicada el 14 de abril en la revista Astronomy & Astrophysics.