Un nuevo método para ‘pesar’ estrellas

Un equipo de astrónomos de la Universidad de  Vanderbilt han ideado un nuevo y mejorado método para medir la masa de las estrellas, especialmente aquellas con sistemas planetarios. ¡Ojo!, No confundir masa con peso. La masa y el peso son magnitudes distintas. La masa es la cantidad de materia de un cuerpo, y esta magnitud es invariable. En cambio, el peso es la medida de la fuerza que ejerce la gravedad sobre un cuerpo determinado, y esta si varía, dependiendo del campo gravitatorio local sobre la masa.

El Sol. Masa: 1.989.100.000.000.000.000.000.000.000.000 kg.

Obtener mediciones precisas de la masa de las estrellas no solo juega un papel crucial en la comprensión de cómo nacen, evolucionan y mueren, sino que también es esencial para evaluar la verdadera naturaleza de los miles de exoplanetas que ahora se sabe que orbitan a la mayoría de las otras estrellas.

El nuevo método está hecho a medida para la Misión Gaia de la Agencia Espacial Europea, que actualmente se encuentra en el proceso de mapeo de nuestra galaxia -la Vía Láctea- en tres dimensiones, y la próxima misión  Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de la NASA, cuyo lanzamiento está programado para el próximo año y se encargará de la búsqueda de nuevos exoplanetas de condiciones semejantes a la Tierra.

“Hemos desarrollado un método novedoso para ‘pesar’ estrellas solitarias”, dijo el profesor de Física y Astronomía Stevenson Keivan Stassun, quien a dirigido el desarrollo. “Primero, usamos la luz total de la estrella y su paralaje (el efecto de paralaje es el desplazamiento-movimiento aparente de un objeto causado por un cambio en el punto de vista del observador) para inferir su diámetro. A continuación, analizamos la forma en que la luz de la estrella parpadea, lo que nos proporciona una medida de su gravedad superficial. Luego combinamos ambos resultados para obtener la masa total de la estrella”.

El profesor Stassun y sus colegas, Enrico Corsaro del INAF-Osservatorio Astrofisico di Catania en Italia, Joshua Pepper de la Universidad Leigh y Scott Gaudi de la Universidad Estatal de Ohio, describen el método y demuestran la precisión del mismo utilizando 675 estrellas de masa conocida en un artículo titulado “Empírico, masas precisas y radios de estrellas individuales con TESS y Gaia” aceptado para su publicación en el Astronomical Journal.

Tradicionalmente, el método más preciso para determinar la masa de estrellas distantes es medir las órbitas de los sistemas de estrellas dobles, llamados sistemas binarios. Las leyes del movimiento de Newton permiten a los astrónomos calcular las masas de ambas estrellas midiendo sus órbitas con considerable precisión. Sin embargo, menos de la mitad de los sistemas estelares de la galaxia son binarios, y los binarios solo representan alrededor de una quinta parte de las estrellas enanas rojas que se han convertido en ‘cotos de caza’ para la búsqueda de exoplanetas, por lo que los astrónomos han ideado una variedad de otros métodos para estimar las masas de estrellas solitarias. El método fotométrico que clasifica las estrellas por color y brillo es el más general, pero no es muy preciso. La astrosismología, que mide las fluctuaciones de luz causadas por los pulsos de sonido que viajan a través del interior de una estrella, es altamente precisa, pero solo funciona en varios miles de las estrellas más cercanas y brillantes.

“Nuestro nuevo método puede medir la masa de un gran número de estrellas con una precisión del 10 al 25 por ciento. En la mayoría de los casos, esto es mucho más preciso de lo que es posible con otros métodos disponibles, y lo más importante es que se puede aplicar a las estrellas solitarias, por lo que no estamos limitados a los sistemas binarios “, dijo Stassun.

La nueva técnica es una extensión de un enfoque que Stassun desarrolló hace cuatro años con la estudiante graduada Fabienne Bastien, quien ahora es profesora asistente en la Universidad Estatal de Pensilvania. Utilizando un software especial de visualización de datos desarrollado por un equipo neuro-diverso de astrónomos de Vanderbilt, La profesora Bastein descubrió un sutil patrón de parpadeo en la luz de las estrellas que contiene información valiosa sobre la gravedad de la superficie de una estrella.

El año pasado, Stassun y sus colaboradores ya desarrollaron un método empírico para determinar el diámetro de las estrellas utilizando los datos publicados del catálogo de estrellas. Este implica combinar información sobre la luminosidad y la temperatura de una estrella con los datos de paralaje de la misión Gaia.

“Al unir estas dos técnicas, hemos demostrado que podemos estimar la masa de estrellas catalogadas por la misión Kepler de la NASA con una precisión de aproximadamente 25 por ciento y estimamos que proporcionará una precisión de aproximadamente 10 por ciento para los tipos de estrellas que la misión TESS observe como objetivos”, dijo Stassun.

Establecer la masa lo más precisa posible de una estrella que posee un sistema planetario es un factor indispensable para determinar la masa y el tamaño de los planetas que la orbitan. Un error del 100 por ciento en la estimación de la masa de una estrella, algo que es típico utilizando el método fotométrico, puede dar como resultado un error de hasta un 67 por ciento en el cálculo de la masa de sus planetas. Esto es más o menos equivalente a la diferencia entre la masa de Mercurio y la Tierra. Por lo tanto, el método es extremadamente importante para evaluar adecuadamente la naturaleza de todos los exomundos que los astrónomos han comenzado a detectar en los últimos años.

En relación: Misión Gaia. Misión TESS.

Fuente: Vanderbilt University-Better way to weigh millions of solitary stars.

 

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada.