Manchas estelares nos muestran un Sol joven

Manchas estelares en zeta Andromedae. Crédito: Rachael Roettenbacher y John Monnier.

Astrónomos de la Universidad de Michigan han tomado, por primera vez, fotografías en primer plano de una estrella cercana que muestra manchas estelares, como las manchas que podemos ver en nuestro sol.

Las imágenes, tomadas usando una técnica llamada interferometría, muestran un patrón de manchas observado en la estrella zeta Andromedae muy diferente de la forma en que están dispuestos en el Sol.

Los investigadores dicen que los hallazgos desafían las actuales teorías de cómo los campos magnéticos de las estrellas influyen en su evolución. Al mismo tiempo, dan a los científicos una idea de cómo el Sol probablemente se comportó en su infancia, cuando el Sistema Solar se estaba formando hace miles de millones de años.

“A pesar que observar las manchas solares fue una de las primeras cosas que Galileo hizo cuando empezó a usar el recién inventado telescopio, hemos tardado más de 400 años en tener un telescopio suficientemente poderoso que pueda hacer imágenes de estrellas más allá del Sol”, dijo John Monnier, profesor de astronomía en la escuela de Literatura, Ciencia y las Artes de la Universidad de Michigan.

Los investigadores usaron interferometría para construir lo que es esencialmente el primer timelapse de la estrella zeta Andromedae, una estrella binaria en la constelación de Andrómeda a unos 189 años-luz del Sistema Solar.

“Estas son las imágenes de más alta calidad que tenemos de una estrella que no sea el Sol”, dijo Rachael Roettenbacher, una investigadora post-doctoral en astronomía que llevó a cabo esta investigación como parte de su tesis de doctorado en la Universidad de Michigan. “Es importante entender la historia del Sol debido a que dicta la historia de la Tierra, de su formación y del desarrollo de vida”.

“Mientras mejor que podamos constreñir las condiciones del entorno solar cuando se forma la vida, mejor podremos comprender los requisitos necesarios para la formación de la vida”, añadió.

Las manchas solares y manchas estelares son zonas más frías y oscuras de la capa exterior de una estrella que se forman cuando las regiones más fuertes del campo magnético bloquean el flujo de calor y de energía en parches. En el Sol, las manchas sólo se forman en bandas justo por encima y por debajo de su ecuador. No así en zeta Andromedae.

Las nuevas imágenes muestran una mancha estelar en la región polar norte de la estrella y varios puntos adicionales que se extienden por latitudes más bajas. Ambos hallazgos son importantes, dicen los investigadores. Mientras que los estudios anteriores –que utilizan enfoques indirectos para encontrar manchas– sugieren que las estrellas con fuertes campos magnéticos podrían, de hecho, tenerlos cerca de sus polos, no podía ser verificado. Ahora lo ha sido.

Mancha estelar polar en la estrella zeta Andromedae. Crédito: Rachael Roettenbacher y John Monnier.

“Nuestras imágenes inequívocamente muestran manchas estelares polares en zeta Andromedae, por primera vez”, dijo Roettenbacher. “Ahora podemos ver que las manchas no se limitan a formar sólo bandas simétricas alrededor del ecuador como lo hacen las manchas solares. Vemos las manchas estelares en ambos hemisferios y en todas las latitudes diferentes. Esto no se puede explicar mediante la extrapolación de las teorías sobre el campo magnético del Sol”.

Las manchas de latitud más bajas se extienden sobre una región fría tan grande que los científicos afirman haber encontrado evidencia de que los campos magnéticos pueden suprimir el flujo de calor a través de una gran parte de la superficie de la estrella, no sólo en algunos puntos. Los astrónomos usan las temperaturas de las estrellas para estimar su edad, por lo que necesitan saber si algo, como estas regiones frías extendidas, lo hacen a través de estas mediciones.

Otros han especulado que un mecanismo similar al que está generando el campo magnético de zeta Andromedae podría estar ocurriendo en estrellas jóvenes, que giran mucho más rápido que el Sol. Este nuevo estudio conecta ambas teorías.

Zeta Andromedae es un sistema binario; una estrella brillante gigante en órbita con un compañero invisible más pequeño. El gigante brillante tiene un radio 15 veces más grande que el Sol. Sus interacciones con su compañera han acelerado su rotación; su rotación completa dura menos de tres semanas (tiempo de la Tierra) a pesar de la diferencia en circunferencia comparada con el Sol. Tiene una actividad magnética inusualmente fuerte. Nuevas estrellas en crecimiento también giran más rápido mientras toman material de los discos de polvo y gas alrededor de ellas.

Hoy en día, el Sol rota aproximadamente una vez cada 24 días, y el número de manchas solares sube y baja junto con su ciclo de actividad magnética de 11 años. Más manchas solares señalan más actividad magnética y, en la Tierra, un mayor potencial de tormentas geomagnéticas que pueden dañar los satélites y la red eléctrica.

Sin embargo, los astrónomos creen que el Sol rotaba más rápido cuando era más joven.

“Observar manchas en estrellas tipo solar, jóvenes y viejas, nos ayuda a comprender la física fundamental detrás de la generación del campo magnético y cómo cambia con el tiempo”, dijo Alicia Aarnio, asistente científico de investigación en la Universidad de Michigan. “La actividad magnética solar puede afectar en gran medida nuestras vidas hoy en día, por lo que este trabajo es importante para el desarrollar una imagen del comportamiento inicial, actual y futuro del campo magnético del Sol. Esto no sólo tiene implicaciones para los inicios de la vida, sino también para su continuación como la conocemos”.

El estudio “No Sun-like dynamo on the active star ζ Andromedae from starspot asymmetry” es publicado en la edición actual de la revista Nature.