χ-Cygni, una estrella maravillosa

En la constelación del cisne hay una estrella que aparece cada 400 días, para luego perderse en el resplandor de la Vía Láctea.

Imagen reconstruida de χ-Cygni que muestra el cambio de tamaño de la estrella en cuatro épocas distintas. Crédito: Lacour et al 2009.

Cuando me preguntan a qué me dedico, les digo que mido estrellas.  La conversación suele ser más o menos así:

Alguien:– Entonces ¿eres astrónoma?

Yo: –sí

–Ah… y ¿qué es lo que haces?

– Estudio estrellas Mira…[silencio]… estrellas variables. Son estrellas que cambian de brillo con regularidad. Las que yo estudio son estrellas muy viejas que pulsan y por eso a veces se ven más brillantes y a veces se ven más tenues.

–Y, ¿eso tiene que ver con las reacciones nucleares que suceden en el núcleo de las estrellas? (esto me lo dijo el encargado de un taller de bicicletas).

Mido el tamaño de las estrellas, y mi regla es el Sol. Gracias a que sabemos cuanto mide el Sol, puedo decir que las estrellas que estudio son 100, 300 o 600 veces el tamaño del Sol. Esta unidad de medida es un Radio Solar (R_☉) y equivale a 695,500 kilómetros. El radio de la Tierra es de 6,371 km.

Pero no mido todas las estrellas, si no nunca terminaría. Solo mido las estrellas tipo Mira.

Estrellas Palpitantes

Imaginen que un día, o más bien una noche, salen a ver el cielo y notan que falta una estrella de esas bien brillantes que marcan las constelaciones. Por ejemplo, que Orión se queda sin la estrella del hombro izquierdo (Betelgeuse), o a la Osa Mayor le falta parte de la cola. Tal vez mucha gente ni lo notaría en estos días, pero cuando los marinos dependían de las estrellas para orientarse, esa “desaparición” podría ser catastrófica.

La estrella más famosa de este tipo es Omicron Ceti, la arquetípica Mira, llamada así por su costumbre de desaparecer y reaparecer cada 11 meses. Mira en latín significa “maravillosa” o “asombrosa”. Generalmente se le atribuye al astrónomo medieval David Fabricius su descubrimiento, aunque siendo una estrella visible a simple vista estoy segura de que cualquier observador cuidadoso de la antigüedad notó su carácter cambiante.

Estas estrellas son muy interesantes, al menos para mí, porque cambian de tamaño. Se expanden y se contraen como si estuvieran respirando, y con cada exhalación lanzan parte de su atmósfera hacia el espacio interplanetario. Cuando todo ese plasma se aleja de la estrella y se enfría, se empezará a condensar formando moléculas de agua (H2O), monóxido de carbono (CO) y silicio (SiO), además de granos de polvo (silicatos y carbonatos).

La mayoría de las personas con las que platico se muestran interesadas en ver una de estas estrellas Mira, pero termino decepcionándolos con la excusa de que hago observaciones en infrarrojo y por eso no se pueden ver.

En realidad no es que no se puedan ver, es más bien que hay muy pocas que se pueden ver a simple vista, y siendo variables, solo hay unos pocos días cuando tienen su máximo brillo y podemos verlas con nuestros propios ojos.

Las estrellas Mira tienen estructuras complejas formadas por varias capas que las envuelven, igual que una cebolla. Cada capa tiene diferente composición y se puede estudiar con diferentes tipos de luz o longitudes de onda. La parte central es a la que llamamos “la estrella desnuda” (un término muy científico) y es la única parte que podemos ver en luz visible. Las siguientes capas pueden tener polvo que bloquea la luz de la estrella, pero al calentarse éste re-emite luz infrarroja. Las capas más externas están compuestas de moléculas más frías y para estudiarlas necesitaremos un radiotelescopio.

Eventualmente estas estrellas perderán gran parte del material del que están formadas y se irán apagando. A diferencia de otras estrellas, las estrellas Mira no terminan su existencia con una supernova pues no tienen suficiente masa para explotar.

χ-Cygni

Curva de luz de la estrella χ-Cygni que muestra el cambio de brillo periódico. Gráfica obtenida con datos de la Asociación Americana de Observadores de Estrellas Variables (www.aavso.org)

χ-Cygni, (jí-cygni) es una estrella tipo Mira de la constelación del Cisne que se encuentra a 550 años luz de nosotros.

Cuando se expande, alcanza un tamaño de casi 500 veces el tamaño del Sol. Aún cuando se contrae es 350 veces más grande que el Sol. Cuando se ve más brillante es cuando su tamaño es menor; Igual que un gas, al comprimir su volumen se calentará y se encenderá con mayor intensidad.

Las capas que contienen vapor de agua y silicatos (polvo) pueden medir hasta 744 Radios Solares. Así que si pusiéramos a χ-Cygni en el Sistema Solar tendríamos una estrella que cuando está más chiquita ocuparía cómodamente la órbita de Marte y cuando está más grande se extendería más allá del Cinturón de Asteroides. Pero eso no es todo. Cuando observaron las ondas de radio provenientes de χ-Cygni a una frecuencia de 43 GHz, se dieron cuenta que la estrella también tenía una “envoltura” de monóxido de silicio (SiO) que variaba de 550 hasta 900 Radios Solares, dependiendo de la fase de pulsación.

Cuando nuestro Sol se convierta en una Gigante Roja (en unos ocho mil millones de años) será tan grande que llegará hasta la órbita de Marte, tragándose a la Tierra con todo y cualquier rastro de nuestra civilización… si es que queda alguno para entonces.

¿Hasta dónde decimos que termina una estrella? El otro día escuché a alguien decir que en realidad la Tierra ya estaba dentro del Sol; La heliosfera es una especie de burbuja formada por el viento solar que se extiende mas allá de la órbita de Plutón. Esta nueva frontera se descubrió cuando la nave Voyager 1 midió una caída de partículas al entrar en el medio interestelar en el año 2012, a 17 mil millones de kilómetros de distancia, o 112 Unidades Astronómicas (a propósito de Plutón, al momento de escribir este artículo la nave New Horizons estaba a 33 Unidades Astronómicas).

Como encontrarla

χ-Cygni tiene un período de aproximadamente 400 días, pero lo que la hace más interesante es que cada dos ciclos suele verse más brillante, así que este verano los observadores del hemisferio norte tendremos una rara oportunidad de verla en su mayor esplendor.

Para la última semana de julio (2015) χ-Cygni tenía una magnitud de 4, lo que significa que es visible a simple vista incluso en entornos urbanos sin mucha luz. Esta semana la Luna empieza a salir más tarde dándonos tiempo de buscarla en las primeras horas de la noche. Busquen tres estrellas brillantes que forman un triángulo gigantesco que ocupa casi todo el cielo: Altair, Vega y Deneb. Deneb es la cola del cisne y forma una cruz fácil de distinguir. En el cuello del cisne, a un tercio de la distancia entre η-Cygni y φ-Cygni, verán una estrella anaranjada. Esa es su estrella. Si la observan por varios días, especialmente si usan binoculares, podrán notar cómo su brillo irá disminuyendo hasta (aparentemente) desaparecer por otros 400 días.

Imagen simulada con Stellarium (www.stellarium.org/es)

Si buscar una estrella voluble no les entusiasma (o está nublado, o son daltónicos), recuerden que entre el 12 y 14 de agosto es la lluvia de estrellas de las perséidas. Este año hay Luna nueva y se esperan unos 90 meteoros por hora. Una buena excusa para salir a acampar antes de que los niños entren a la escuela.

Referencias:

American Association of Variable Star Observers: www.aavso.org

The Pulsation of χ-Cygni Imaged by Optical Interferometry: A Novel Technique to Derive Distance and Mass of Mira Stars. Lacour, et al. 2009

SiO Masers in Asymmetric Miras. IV. χ Cygni, R Aquilae, R Leo Minoris, Ru Herculis, U Herculis, and U Orionis. Cotton, et al. 2010

Distant Future of the Sun and Earth Revisted. Schröder, K.-P. & Connon Smith, R. 2008

Chi Cygni’s Summer Rise. Revista Sky & Telescope, agosto 2015.