La candela estándar de la cosmología no es tan estándar después de todo

Los astrónomos han obtenido la primera prueba directa de que las "candelas estándar" usadas para esclarecer el tamaño del Universo, llamadas Cefeidas, disminuyen de masa, haciendo que no sean tan estándar como se pensaba. Los hallazgos, realizados con el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA, ayudarán a los astrónomos a hacer medidas aún más precisas del tamaño, edad y velocidad de expansión de nuestro universo.

Esta imagen ilustra cómo el telescopio Spitzer pudo demostrar
que las estrellas Cefeidas que se utilizan como "candelas estándar"
para medir grandes distancias en el Universo se encogen. Crédito:
NASA/JPL-Caltech/Iowa State

Las candelas estándar son objetos astronómicos que conforman los llamados peldaños de las escaleras de distancia cósmica, una herramienta para medir las distancias de las galaxias más lejanas. El primer peldaño de la escalera se compone de estrellas pulsantes llamadas Cefeidas variables, o Cefeidas para abreviar. Las medidas de las distancias a estas estrellas desde la Tierra son cruciales para hacer medidas precisas de objetos aún más distantes. Cada peldaño de la escalera depende del anterior, así que sin las medidas precisas de las Cefeidas, toda la escalera de distancia cósmica sería inestable.
Ahora, nuevas observaciones de Spitzer demuestran que para mantener la seguridad de la escalera se requiere una mayor atención en las Cefeidas. Las observaciones infrarrojas del telescopio de una Cefeida en particular, proporcionan la primera prueba directa de que estas estrellas pueden perder masa o, básicamente, encogerse. Esto podría afectar a la medida de sus distancias.
"Hemos demostrado que estas candelas estándar en particular se consumen lentamente por su viento", dijo Massimo Marengo de la Universidad Estatal de Iowa, Ames, Iowa, autor principal de un reciente estudio sobre el descubrimiento que aparece en Astronomical Journal. "Cuando usamos las Cefeidas como candelas estándar, debemos tener se muy cuidadosos debido a que, al igual que las velas reales, se consumen a medida que se queman".
La estrella del estudio es Delta Cephei, que da nombre a toda la clase de Cefeidas. Fue descubierta en 1784 en la constelación de Cepheus, o el Rey. Las estrellas de masa intermedia pueden convertirse en Cefeidas cuandoson adultas, pulsando con un latido regular que está relacionado con la cantidad de brillo que tienen. Esta característica única permite a los astrónomos tomar el pulso de una Cefeida y calcular lo brillante que es intrínsecamente, o qué tan brillante sería si estuviésemos a su lado. Midiendo qué tan brillante aparece la estrella en el cielo, y comparándolo con su brillo intrínseco, se puede determinar lo lejos que debe estar.
Este cálculo fue realizado exitosamente por el astrónomo Edwin Hubble en 1924, llevando a la revelación de que nuestra galaxia es sólo una entre muchas en el gran océano cósmico. Las Cefeidas también ayudaron en el descubrimiento de que nuestro universo se está expandiendo y que las galaxias están separándose.
Las Cefeidas se han convertido desde entonces en fiables escalones en la escalera de distancia cósmica, pero aún quedan misterios sobre estas candelas estándar. Una cuestión ha sido si pierden masa o no. Los vientos procedentes de una estrella Cefeida podrían emitir una gran cantidad de gas y polvo, formando un polvoriento capullo alrededor de la estrella que afectaría a su brillo aparente. Esto, a su vez, afectaría a los cálculos de su distancia. Investigaciones anteriores habían sugerido tal pérdida de masa, pero se necesitaba evidencia más directa.
Marengo y sus colegas usaron la visión infrarroja de Spitzer para estudiar el polvo alrededor de Delta Cephei. Esta estrella en particular surca el espacio a gran velocidad, empujando el gas y el polvo en un arco de choque delante de ella. Por suerte para los científicos, una estrella compañera cercana parece estar iluminando el área, haciendo que el arco de choque sea más fácil de ver. Estudiando el tamaño y estructura del arco, el equipo fue capaz de demostrar que un potente y masivo viento procedente de la estrella está empujando contra el polvo y gas interestelar. Además, el equipo calculó que este viento es hasta un millón de veces más potente que el viento emitido por nuestro sol. Esto demuestra que Delta Cephei está encogiéndose ligeramente.
Observaciones de seguimiento de otras Cefeidas llevadas a cabo por el mismo equipo que usa Spitzer, han demostrado que otras Cefeidas, hasta un 25% de las observadas, también están perdiendo masa.
"Todo se derrumba en los estudios de cosmología si no comienzas con las medidas más precisas posibles de las Cefeidas", dijo Pauline Barmby de la Universidad de Western Ontario, Canadá, autora principal de los estudios de seguimiento de las Cefeidas publicado on-line el 6 de enero en Astronomical Journal. "Este descubrimiento nos permitirá comprender mejor estas estrellas, y usarlas como indicadores de distancia aún más precisos".
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