Se resuelve un misterio de décadas sobre las “viejas estrellas solitarias”

Mapa del cielo hacia el bulbo central de la Vía Láctea, con la ubicación de las candidatas binarias destacadas con círculos rojos. Crédito: D. Minniti.

A menudo, las estrellas no se encuentran aisladas, sino que en parejas. En estos llamados sistemas binarios, dos estrellas orbitan alrededor de su centro de gravedad común. Estos sistemas binarios son de gran importancia en la astrofísica, ya que gracias a análisis detallados de las propiedades orbitales se puede deducir sus propiedades con una exactitud incomparable.

No obstante, misteriosamente, una mayoría apabullante de integrantes conocidas de una familia de estrellas muy importantes, llamada las RR Lyrae por los astrónomos, han parecido vivir en completa soledad. Estas estrellas, siendo unas de las más viejas conocidas en el cosmos, contienen información valiosa sobre el origen y evolución de los sistemas estelares que las albergan, como la Vía Láctea. Aún así, la falta de estrellas RR Lyrae en sistemas binarios ha hecho muy difícil la apreciación de algunas de sus propiedades claves, por lo que para llenar este vacío se ha acudido a la teoría.

Esta aparente soledad siempre ha intrigado a los astrónomos, pero sólo hasta ahora, ya que un equipo de investigación internacional liderado por expertos del Instituto Milenio de Astrofísica (MAS) y del Instituto de Astrofísica (IA) de la Pontificia Universidad Católica de Chile ha encontrado evidencia que estas estrellas puede que no rechacen totalmente la compañía de otras después de todo. En este reciente estudio, el equipo reporta la identificación de unas 20 candidatas a estrellas binarias RR Lyrae, lo que implica un incremento de hasta un 2000% en relación a cálculos previos. Doce de esas candidatas tienen suficientes antecedentes para concluir de forma segura que sí se trata de dos estrellas.

“En el vecindario solar prácticamente la mitad de las estrellas forman sistemas binarios. El problema con las RR Lyrae es que por mucho tiempo se conoció sólo una de ellas en uno de estos sistemas, con períodos orbitales largos. El hecho es que entre 100.000 estrellas RR Lyrae conocidas sólo una de ellas presentara estas características era algo que desconcertaba a los astrónomos”, explicó Gergely Hajdu, investigador del MAS, alumno de doctorado del IA de la PUC y autor principal de este estudio.

En su publicación, los autores utilizaron un método que los astrónomos llaman “efecto de tiempo de recorrido de la luz”, el cual se enfoca en las diferencias sutiles que se presentan en el tiempo que toma la luz en llegar hasta nosotros.

“Las RR Lyrae son estrellas que pulsan regularmente y que aumentan significativamente para luego disminuir en tamaño, temperatura y brillo en sólo unas horas. Cuando una estrella pulsante está en un sistema binario, los cambios en el brillo que percibimos pueden estar influenciados por la ubicación exacta de ésta en su trayecto en la órbita alrededor de su compañera. Así, la luz de la estrella toma más tiempo en llegar a nosotros cuando está en su punto más lejano dentro de su órbita y viceversa. Este efecto sutil es lo que hemos detectado en nuestras candidatas”, asegura Hajdu.

“Todas nuestras mediciones se basaron en datos publicados por el proyecto polaco OGLE, el cual ha obtenido sus datos utilizando el telescopio Warsaw de 1,3 metros –ubicado en el Observatorio Las Campanas, al norte de Chile– para observar repetidamente las mismas áreas en el cielo por muchos años. Nuestras 20 candidatas se encontraron al analizar alrededor de 2.000 de entre las RR Lyrae mejor observadas hacia las áreas centrales de la Vía Láctea, lo que implica alrededor de un 5% de las que conocemos. Fue sólo gracias a la alta calidad de los datos de OGLE y a la duración de estas observaciones que finalmente pudimos encontrar señales de compañeras alrededor de muchas de estas estrellas”, señaló Hajdu. Ciertamente, los sistemas detectados por Hajdu y el resto de los colaboradores tienen períodos orbitales de varios años, lo que indica que las compañeras, a pesar de estar atadas por la gravedad, no se encuentran muy cerca entre sí. “Puede que existan sistemas binarios con períodos más largos, pero los datos actuales no son lo suficientemente amplios como para llegar a fuertes conclusiones en este aspecto”, añade.

Para el coautor de la publicación Márcio Catelan, investigador asociado del MAS, astrofísico del IA de la PUC y guía de tesis de Hajdu, estos resultados tienen importantes implicancias para la astrofísica. “Éstas son estrellas sumamente viejas que han sido testigos presenciales de la formación de galaxias como la nuestra y que han sobrevivido para contarnos esa historia. Además, son fáciles de identificar, pues tienen una característica variación cíclica en su brillo, lo que las convierte en excelentes indicadores de distancia para el universo cercano. Sin embargo, mucho de lo que sabemos de ellas se basa en modelos teóricos, pero ahora podemos aprovechar la información orbital que hay en estos sistemas binarios –y vaya que hay bastantes de estos ahora– con el fin de medir directamente sus propiedades físicas, especialmente su masa, pero posiblemente también su diámetro, lo que nos abriría puertas a nuevos descubrimientos que hasta ahora parecían imposibles”, señaló Catelan.

Éste es sólo el primer paso para conseguir estas metas, no obstante, según Catelan, se necesitarán más datos, en especial observaciones de seguimiento a las candidatas binarias con técnicas sofisticadas como la espectroscopía y la astrometría. A pesar de ser un largo camino, la recompensa que espera al final de éste parece valer mucho la pena y, de seguro, las estrellas RR Lyrae nos acompañarán felices en esta travesía, con sus compañeras siempre a su lado.

El estudio “New RR Lyrae variables in binary systems” será publicado en la edición del 1 de mayo de 2015 de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters.

Fuente: Instituto MAS