Un objeto Thorne-Żytkow ( TŻO o TZO ), también conocido como estrella híbrida, es un tipo de estrella conjeturada en la que una gigante roja o supergigante roja contiene una estrella de neutrones en su núcleo, formada a partir de la colisión del gigante con la estrella de neutrones. . Estos objetos fueron hipotetizados por Kip Thorne y Anna Żytkow en 1977. [1] En 2014, se descubrió que la estrella HV 2112 era un candidato fuerte [2], pero esto desde entonces ha sido cuestionado. [3]
Formación
Un objeto Thorne-Żytkow se forma cuando una estrella de neutrones choca con otra estrella , típicamente una gigante roja o una supergigante. Los objetos que chocan pueden ser simplemente estrellas errantes. Es probable que esto solo ocurra en cúmulos globulares extremadamente poblados . Alternativamente, la estrella de neutrones podría formarse en un sistema binario después de que una de las dos estrellas se convirtiera en supernova . Debido a que ninguna supernova es perfectamente simétrica , y debido a que la energía de enlace del binario cambia con la masa perdida en la supernova, la estrella de neutrones se quedará con cierta velocidad relativa a su órbita original. Esta patada 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 se convierta en una gigante roja. [4]
Una vez que la estrella de neutrones entra en la gigante roja, el arrastre entre la estrella de neutrones y las capas externas y difusas de la gigante roja hace que la órbita del sistema binario estelar decaiga, y la estrella de neutrones y el núcleo de la gigante roja se mueven en espiral hacia adentro uno hacia el otro. Dependiendo de su separación inicial, este proceso puede llevar cientos de años. Cuando los dos finalmente colisionen, la estrella de neutrones y el núcleo gigante rojo 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. [ cita requerida ]
Si una estrella de neutrones y una enana blanca se fusionan, esto podría formar un objeto Thorne-Żytkow con las propiedades de una variable R Coronae Borealis . [5]
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 de acreción o por la compresión del gas por la gravedad de la estrella de neutrones. [6] [7] Debido a la alta temperatura, pueden ocurrir procesos nucleares inusuales cuando la envoltura de la gigante roja cae sobre la superficie de la estrella de neutrones. El hidrógeno puede fusionarse para producir una mezcla de isótopos diferente a la que produce en la nucleosíntesis estelar ordinaria , y algunos astrónomos han propuesto que la nucleosíntesis rápida de protones que se produce en las explosiones de rayos X también tiene lugar dentro de los objetos Thorne-Żytkow. [8]
Observacionalmente, un objeto Thorne-Żytkow puede parecerse a una supergigante roja , [2] o, si está lo suficientemente caliente como para expulsar las capas superficiales ricas en hidrógeno, una estrella Wolf-Rayet rica en nitrógeno (tipo WN8). [9]
Un TŻO tiene una vida útil estimada de 10 5 a 10 6 años. Dada esta vida útil, es posible que actualmente existan entre 20 y 200 objetos Thorne-Żytkow en la Vía Láctea . [10]
Disolución
Se ha teorizado que la pérdida de masa eventualmente terminará con la etapa TŻO, con la envoltura restante convertida en un disco, lo que resultará en la formación de una estrella de neutrones con un disco de acreción masivo . [11] Estas estrellas de neutrones pueden formar la población de púlsares aislados con discos de acreción. [11] El disco de acreción masivo también puede resultar en el colapso de una estrella, convirtiéndose en un compañero estelar de la estrella de neutrones. La estrella de neutrones también puede acumular material suficiente para colapsar en un agujero negro . [12]
Historial de observación
En 2014, un equipo dirigido por Emily Levesque argumentó que la estrella HV 2112 tenía una abundancia inusualmente alta de elementos como molibdeno y rubidio, así como una luminosidad superior a 100.000 veces la del Sol. Dado que ambas son características esperadas de los objetos Thorne-Żytkow, esto llevó al equipo a sugerir que HV 2112 podría ser el primer descubrimiento de una TZO. [2] Sin embargo, esta afirmación fue cuestionada en un artículo de 2018 por Emma Beasor y colaboradores. En este trabajo posterior, una comparación de HV 2112 con otras estrellas con el mismo tipo espectral no reveló evidencia de patrones de abundancia inusuales, mientras que la luminosidad de la estrella se revisó a la baja. [3] En consecuencia, ahora parece más plausible que HV 2112 sea una estrella AGB brillante.
Lista de candidatos TŻO
Candidato | Ascensión recta | Declinación | Localización | Descubrimiento | Notas | Refs |
---|---|---|---|---|---|---|
HV 11417 | 01 h 00 m 48,2 s | −72 ° 51 ′ 02,1 ″ | Tucana | 2019 | [3] | |
V595 Cassiopeiae | 01 h 43 m 02.72 s | + 56 ° 30 ′ 46.02 ″ | Cassiopeia | 2002 | [13] | |
HV 2112 | 01 h 10 m 03.87 s | −72 ° 36 ′ 52,6 ″ | Pequeña nube de Magallanes | 2014 | Se pensó que este objeto era un fuerte candidato para un TŻO, pero trabajos recientes han sugerido que posiblemente sea una estrella AGB brillante. | [2] [3] |
IO Persei | 03 h 06 m 47.27 s | + 55 ° 43 ′ 59,35 ″ | Perseo | 2002 | [13] | |
KN Cassiopeiae | 00 h 09 m 36.37 s | + 62 ° 40 ′ 04,12 ″ | Cassiopeia | 2002 | [13] | |
U Aquarii | 22 h 03 m 19.69 s | −16 ° 37 ′ 35,2 ″ | Acuario | 1999 | Esta estrella fue catalogada como variable R Coronae Borealis . | [5] |
VZ Sagittarii | 18 h 15 m 08.58 s | −29 ° 42 ′ 29,6 ″ | Sagitario | 1999 | Esta estrella fue catalogada como variable R Coronae Borealis . | [5] |
Lista de ex TŻO candidatos
Ex candidato a TŻO | Ascensión recta | Declinación | Localización | Descubrimiento | Notas | Refs |
---|---|---|---|---|---|---|
GRO J1655-40 | 16 h 54 m 00.14 s | −39 ° 50 ′ 44,9 ″ | Escorpio | 1995 | Se supone que el progenitor tanto de la estrella compañera como del agujero negro en este sistema fue un TŻO. | [12] |
Ver también
- Quásar
- Cuasi-estrella
Referencias
- ^ Thorne, Kip S .; Żytkow, Anna N. (15 de marzo de 1977). "Estrellas con núcleos de neutrones degenerados. I - Estructura de modelos de equilibrio". El diario astrofísico . 212 (1): 832–858. Código Bibliográfico : 1977ApJ ... 212..832T . doi : 10.1086 / 155109 .
- ^ a b c d Levesque, Emily M .; Massey, Philip; Zytkow, Anna N .; Morrell, Nidia (2014). "Descubrimiento de un candidato de objeto Thorne-Żytkow en la Pequeña Nube de Magallanes". Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society: Cartas . 443 : L94 – L98. arXiv : 1406.0001 . Código Bibliográfico : 2014MNRAS.443L..94L . doi : 10.1093 / mnrasl / slu080 . S2CID 119192926 . Resumen de Lay - PhysOrg (4 de junio de 2014).
- ^ a b c d Beasor, Emma; Davies, Ben; Cabrera-Ziri, Ivan; Hurst, Georgia (2 de julio de 2018). "Una reevaluación crítica del candidato de objeto Thorne-Żytkow HV 2112". Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society . 479 (3): 3101–3105. arXiv : 1806.07399 . Código bibliográfico : 2018MNRAS.479.3101B . doi : 10.1093 / mnras / sty1744 . S2CID 67766043 .
- ^ Brandt, W. Niel; Podsiadlowski, Philipp (mayo de 1995). "Los efectos de la supernova de alta velocidad golpea las propiedades orbitales y las distribuciones del cielo de las binarias de estrellas de neutrones". Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society . 274 (2): 461–484. arXiv : astro-ph / 9412023 . Código bibliográfico : 1995MNRAS.274..461B . doi : 10.1093 / mnras / 274.2.461 . S2CID 119408422 .
- ^ a b c Vanture, Andrew; Zucker, Daniel; Wallerstein, George (abril de 1999). "¿U Aquarii es un objeto Thorne-Żytkow?" . El diario astrofísico . 514 (2): 932–938. Código Bibliográfico : 1999ApJ ... 514..932V . doi : 10.1086 / 306956 .
- ^ Eich, Chris; Zimmerman, Mark; Thorne, Kip ; Żytkow, Anna N. (noviembre de 1989). "Estrellas gigantes y supergigantes con núcleos de neutrones degenerados". El diario astrofísico . 346 (1): 277–283. Código Bibliográfico : 1989ApJ ... 346..277E . doi : 10.1086 / 168008 .
- ^ Cannon, Robert; Eggleton, Peter; Żytkow, Anna N .; Podsialowsky, Philip (febrero de 1992). "La estructura y evolución de los objetos Thorne-Zytkow". El diario astrofísico . 386 (1): 206–214. Código Bibliográfico : 1992ApJ ... 386..206C . doi : 10.1086 / 171006 .
- ^ Cannon, Robert (agosto de 1993). "Objetos masivos de Thorne-Żytkow - estructura y nucleosíntesis" . Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society . 263 (4): 817–838. Código Bibliográfico : 1993MNRAS.263..817C . doi : 10.1093 / mnras / 263.4.817 .
- ^ Foellmi, C .; Moffat, AFJ (2002). "¿Son las estrellas Wolf-Rayet peculiares de objetos Thorne-Zytkow de tipo WN8?". En Shara, Michael M. (ed.). Colisiones estelares, fusiones y sus consecuencias . Actas de la conferencia ASP. 263 . arXiv : astro-ph / 0607217 . Código Bibliográfico : 2002ASPC..263..123F . ISBN 1-58381-103-6.
- ^ Podsiadlowski, P .; Cannon, RC; Rees, MJ (mayo de 1995). "La evolución y el destino final de los objetos masivos de Thorne-Żytkow" . Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society . 274 (2): 485–490. Código bibliográfico : 1995MNRAS.274..485P . doi : 10.1093 / mnras / 274.2.485 .
- ^ a b Mereghetti, Sandro (1995). "Una variación de giro hacia abajo en el Pulsar de rayos X de 6 segundos 1E 1048.1-5937". Astrophysical Journal (publicado en diciembre de 1995). 455 : 598. Bibcode : 1995ApJ ... 455..598M . doi : 10.1086 / 176607 .
- ^ a b Brandt, W. Niel; Podsiadlowski, Philipp; Sigurðsson, Steinn (1995). "Sobre la alta velocidad espacial de rayos X Nova SCO 1994: Implicaciones para la formación de su agujero negro" . Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society . 277 (2): L35 – L40. Código Bibliográfico : 1995MNRAS.277L..35B . doi : 10.1093 / mnras / 277.1.L35 .
- ^ a b c Kuchner, Marc J .; Vakil, David; Smith, Verne V .; Lambert, David L .; Plez, Bertrand; Phinney, E. Sterl (30 de mayo a 2 de junio de 2000). Shara, Michael M. (ed.). Una búsqueda espectroscópica de objetos Thorne-Żytkow masivos (PDF) . Colisiones estelares, fusiones y sus consecuencias. Serie de conferencias ASP. 263 . Museo Americano de Historia Natural, Nueva York. págs. 131-136. Código bibliográfico : 2002ASPC..263..131K . ISBN 1-58381-103-6.