Miden por primera vez la masa de una estrella a través de una microlente gravitacional

Conseguir saber cual es la masa de una estrella es una empresa difícil para los astrónomos. De hecho, las estrellas binarias son las únicas que los científicos pueden medir directamente, porque sus órbitas alrededor de cada una revelan sus masas. Ahora, un equipo de astrónomos ha logrado medir la masa de una estrella aislada usando una técnica sugerida por Albert Einstein en 1936. El método explota el hecho de que una gran masa, como una estrella, puede doblar el espacio y por consiguiente el camino de la luz. Aunque el efecto es pequeño, la medición de tal deflexión puede revelar la masa de la estrella que dobla la luz.

Einstein's 'impossible hope' comes true: Weighing a star with gravity
Esta ilustración revela cómo la gravedad de una estrella enana blanca deforma el espacio y dobla la luz de una estrella distante detrás de ella. Crédito: NASA, ESA, y A. Feild (STScI).

“Este ha sido un trabajo realmente elegante el que han hecho”, dice el astrónomo Martin Barstow de la Universidad de Leicester en el Reino Unido, “y un bonito eco de un siglo de relatividad general”.

Los astrónomos ya han visto muchos ejemplos de luz que dobla la gravedad, incluidas las galaxias que distorsionan imágenes de otras más distantes, a veces extendiéndolas en “anillos Einstein” circulares. En nuestra propia galaxia, cuando una estrella pasa delante de otra, los astrónomos ven un breve claro a la más distante actuando la estrella más cercana como una lente, doblando sus rayos que pasan hacia la tierra. Este efecto, conocido como microlente gravitacional, se ha utilizado para detectar exoplanetas y buscar materia oscura, agujeros negros y enanas marrones.

Pero Einstein también predijo que si la fuente de luz y la estrella más ligera no están en alineación exacta, la flexión hará que la estrella de origen aparezca oscilar cuando se ve desde la Tierra. El tamaño de ese movimiento les dice a los científicos la masa de la estrella que dobla la luz. El efecto es realmente tan pequeño y la probabilidad de una alineación tan cercana tan rara, que Einstein pensó que nunca podría hacerse.

Finalmente un equipo de astrónomos de los Estados Unidos, el Reino Unido y Canadá han tenido la intuición de que la visión del telescopio espacial Hubble si podría percibir ese minúsculo cambio. Empezaron buscando estrellas que pudieran estar alineadas y encontraron que la estrella Stein 2051 B, una enana blanca a sólo 18 años luz de la Tierra, debía pasar casi directamente frente a otra estrella en marzo de 2014. Cuando lo hizo, el equipo capturó los cambios más pequeños en la posición de la estrella de fondo. Ese cambio permitió que el equipo calculara que la masa de Stein 2051 B es aproximadamente dos tercios de la masa del sol, 0.675 masas solares, informan hoy en Science.

A blue explosion

New confirmation of Einstein's General Theory of Relativity
Los astrónomos hicieron las observaciones del Hubble de la enana blanca, el núcleo final de una estrella normal como nuestro Sol y la débil estrella de fondo durante un período de dos años. Hubble observó la estrella muerta (enana blanca) pasar delante de la estrella de fondo, desviando su luz. Durante la alineación cerrada, la luz de las estrellas lejanas apareció desplazada aproximadamente 2 milésimas de segundo desde su posición real. Esta desviación es tan pequeña que equivale a observar una hormiga gatear a través de la superficie de un cuarto a 1.500 millas de distancia. A partir de esta medición, los astrónomos calcularon que la masa de la enana blanca y es aproximadamente el 68 por ciento de la masa del sol. Crédito: NASA, ESA, y K. Sahu (STScI).

 

Pero esto era más que una demostración hábil de una nueva técnica. Stein 2051 B es algo así como un enigma para los especialistas en enanas blancas, las cáscaras dejadas atrás cuando las estrellas han quemado todo su combustible. A partir de las observaciones de su tamaño, temperatura y la luz que emite, los investigadores habían estimado que Stein 2051 B era una variedad particular de enana blanca que debería pesar alrededor de 0,67 masas solares. Pero, utilizando el método habitual para medir la masa a través de estrellas binarias, otros investigadores la habían emparejado con otra estrella cercana, Stein 2051 A, y habían calculado un peso de sólo 0,5 masas solares. Ahora este último cálculo pone la masa de Stein 2051 B exactamente donde debe estar, y también pone en duda la idea de que A y B son en realidad un par binario. “Es una buena adición a nuestra comprensión de la composición enana blanca”, dice Barstow.

El astrónomo Markus Hundertmark de la Universidad de Heidelberg en Alemania dice que simplemente la detección de tal cambio habría merecido la publicación por derecho propio. “Medir la masa de una enana blanca cercana parece hacer que el resultado sea aún mejor, y a primera vista es un descubrimiento sorprendente”.

La aplicación de esta técnica parece limitada en este momento, ya que la casi alineación de estrellas es poco frecuente, pero eso cambiará el próximo año cuando se libere el segundo catálogo del satélite Gaia de la Agencia Espacial Europea, dando posiciones exactas y movimientos de miles de estrellas. “Es probable que encontremos muchos más ejemplos a seguir”, dice Barstow. El nuevo resultado “parece tener un efecto muy curioso”, dice Martin Dominik, miembro del equipo de la Universidad de St. Andrews en el Reino Unido, pero “se convertirá en una técnica astrofísica muy útil antes de lo que pensamos”.

Breve vídeo ilustrativo de la noticia. Como saben pueden activar si lo desean los subtítulos en español usando los iconos que se muestran en la parte inferior derecha del vídeo:

                              

 

 

 

Fuentes: Science 1/ Science 2/ Science 3

 

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada.