R71 (estrella)

R71 ( RMC 71 , HD 269006 ) es una estrella en la Gran Nube de Magallanes (LMC) en la constelación Mensa . Está clasificada como una variable azul luminosa y es una de las estrellas más luminosas de la LMC. Se encuentra a tres minutos de arco al suroeste de la estrella β Mensae , visible a simple vista .

R71 ha sido conocida desde hace mucho tiempo como una supergigante azul y una de las estrellas más brillantes de las Nubes de Magallanes . Se le asignó un tipo espectral B2.5 Iep. ^{[ 7 ]}

Para 1974, R71 había aumentado su brillo de aproximadamente magnitud 11 a aproximadamente magnitud 9,2, y el examen de placas fotográficas históricas mostró que había habido cambios similares en el pasado, con el brillo máximo alrededor de 1914 y 1939. ^{[ 4 ]} Los aumentos en la magnitud visual estuvieron acompañados de enrojecimiento, un aparente enfriamiento de la estrella. Tales estallidos de 1 a 1,5 magnitudes de supergigantes azules acompañados de un enfriamiento de varios miles de kelvin, de modo que la luminosidad bolométrica permaneció aproximadamente constante, se consideraron característicos de una clase de variables entonces conocidas como variables S Doradus , ahora llamadas variables azules luminosas. ^{[ 8 ]}

El estallido de R71 duró aproximadamente desde 1971 hasta 1977, y luego disminuyó hasta alcanzar una magnitud de aproximadamente 11. Los registros son incompletos, pero se observó un nuevo estallido que comenzó en 2006 con un aumento de brillo que superó cualquier observación anterior hasta la magnitud 8,7. La temperatura también se enfrió hasta niveles récord de alrededor de 6650  K y se calculó que la luminosidad había aumentado significativamente. ^{[ 6 ]} Durante el ascenso de este estallido, comenzaron a observarse variaciones periódicas de brillo con una amplitud de aproximadamente 0,1 magnitudes. ^{[ 2 ]}

El espectro de R71 en quiescencia (brillo mínimo) muestra débiles líneas de emisión de Hα y Hβ y líneas de absorción para el resto de la serie de Balmer . Hay muchas líneas de emisión prohibidas fuertes , especialmente de hierro ionizado. ^{[ 9 ]} El espectro se clasifica fácilmente como una supergigante de clase B, y las peculiaridades, como las líneas de emisión y prohibidas, no son inusuales para las estrellas más luminosas. ^{[ 8 ]}

Durante el estallido de la década de 1970, muchas líneas espectrales desarrollaron fuertes perfiles P Cygni , mientras que las líneas de emisión prohibidas se debilitaron y finalmente desaparecieron. Aparecieron muchas otras líneas de absorción de metales y el espectro era claramente el de una estrella de clase A más fría. ^{[ 8 ] [ 9 ]}

En 2012, en el pico del estallido inusualmente brillante, las líneas Hα se desarrollaron en líneas de emisión de doble pico y finalmente en perfiles P Cygni invertidos. Hβ muestra alas de emisión mucho más débiles en los perfiles P Cygni invertidos, y otras líneas de hidrógeno no muestran emisión. Las líneas espectrales de helio desaparecieron por completo, lo que sugiere temperaturas mucho más frías. Las líneas de absorción de metales dominan el espectro visual, lo que nuevamente indica temperaturas frías. ^{[ 4 ]} Una característica particularmente inusual son las líneas de emisión prohibidas en el infrarrojo cercano del calcio ionizado que generalmente solo se observan en hipergigantes cálidas, pero que también se conocen de η Carinae durante su gran erupción. Se estima que la clase espectral es tan tardía como F9 a G1 durante este estallido. ^{[ 4 ] [ 6 ]}

R71 muestra variaciones de brillo típicas del grupo de estrellas variables azules luminosas: largos periodos cerca de un brillo mínimo conocido como quiescencia; microvariaciones de menos de 0,1 magnitud durante los periodos de quiescencia; y estallidos de una magnitud o más que duran varios años a intervalos de algunas décadas. ^{[ 3 ]} En quiescencia, la estrella tiene una magnitud de alrededor de 11, con el brillo más bajo registrado en aproximadamente magnitud 11,2. Los estallidos de 1914, 1939 y la década de 1970 alcanzaron aproximadamente magnitudes 10,2, 9,9 y 9,8 respectivamente. ^{[ 4 ]}

Los estallidos de R71 aparentemente se han vuelto progresivamente más brillantes, aunque solo se han observado unos pocos, siendo el estallido de 2012 inusualmente brillante para esta clase de variables, alcanzando un pico de magnitud 8,7. También es inusual porque se desarrollaron variaciones periódicas de aproximadamente 0,2 magnitudes durante el ascenso al brillo máximo. El período de estas variaciones aumentó a medida que aumentaba el brillo hasta alcanzar aproximadamente 425 días. ^{[ 2 ]}

R71 es una de las estrellas más luminosas conocidas, y la más luminosa de las Nubes de Magallanes durante el estallido de 2012. ^{[ 4 ]} Durante su fase de quiescencia, se presenta como otras supergigantes B tempranas muy luminosas, con una temperatura de alrededor de 15 000  K y una luminosidad de 600 000 L _☉ . El radio de este tipo de estrellas no está bien definido, ya que posee un denso viento estelar y pierde masa a razón de aproximadamente una M _☉ cada tres millones de años. La definición estándar de una superficie estelar a una profundidad óptica de 2/3 da un radio de 107 R _☉ , pero una definición más realista de la superficie para este tipo de estrella es a una profundidad óptica de 20, lo que da un radio de 97 R _☉ . ^{[ 2 ]}    

Durante un estallido, R71 se enfría y se expande, aunque la luminosidad bolométrica no cambia mucho, lo cual es un comportamiento típico de una variable azul luminosa. Debido a la temperatura más baja, se emite más radiación electromagnética en longitudes de onda visibles y el brillo visual aumenta. Durante el estallido anómalo de 2012, la estrella se enfrió más allá de la temperatura mínima típica de las variables azules luminosas de unos 8500  K, alcanzando alrededor de 6650  K, y el radio aumentó aproximadamente cinco veces hasta unos 500 R☉ _. La luminosidad aparentemente también aumentó a más de un millón _de L☉ , algo que se ha observado en otras LBV, pero que se considera inusual. Es probable que esto supere el límite empírico de Humphreys-Davidson, en el que las estrellas se vuelven inestables debido a su alta luminosidad. ^{[ 2 ]}  

Las variaciones de brillo mostradas durante el estallido inusualmente frío podrían estar relacionadas con las mostradas por las variables Cefeidas y las variables RV Tauri . La temperatura particularmente baja acerca a R71 a la franja de inestabilidad donde los cambios de opacidad relacionados con la temperatura en la atmósfera causan pulsaciones regulares. ^{[ 2 ]}

Tradicionalmente, se ha considerado que las variables azules luminosas se encuentran en un estado de transición inestable y de corta duración antes de que una estrella masiva se convierta en una estrella Wolf-Rayet . Esto ha sido cuestionado por la teoría de que las LBV son el resultado de la transferencia de masa binaria, donde la estrella que gana masa se convierte en una variable azul luminosa masiva e inestable. R71 parece ser una estrella muy masiva que no se formó dentro de un cúmulo estelar masivo , lo que hace probable que no se haya formado inicialmente como una estrella muy masiva. En cambio, puede que se haya vuelto masiva posteriormente al ganar masa de una compañera. ^{[ 2 ] [ 10 ]}

Para cualquiera de los dos métodos de formación, la siguiente etapa evolutiva de R71 probablemente sea una estrella Wolf-Rayet sin hidrógeno. Eventualmente, es inevitable que su núcleo colapse, lo que podría resultar en una supernova . Sin embargo, una proporción de estrellas similares a R71 parecen experimentar erupciones cada vez más violentas hasta su destrucción. Además, algunas o todas las estrellas Wolf-Rayet podrían colapsar directamente en un agujero negro sin producir una brillante explosión de supernova. ^{[ 2 ]}