Un nuevo método para pesar estrellas

Un grupo de astrónomos de EE.UU., ha encontrado, por casualidad, un nuevo método para medir la fuerza de la gravedad en la superficie de una estrella. la gravedad superficial es un parámetro clave estelar y una nueva forma de determinar su valor podría conducir a nuevas perspectivas sobre planetas extrasolares (exoplanetas).

La gravedad superficial es importante, ya que proporciona información sobre dos propiedades fundamentales de una estrella. La masa -que regula el comportamiento de la estrella- y su diámetro, que puede afectar a las estimaciones de los tamaños de los planetas vistos en su órbita.

No es de extrañar, pues, que la estrella con la gravedad en la superficie más conocida es precisamente la nuestra. El Sol es 109 veces más grande que la Tierra y 332.946 veces más masivo, por lo que los cálculos simples indican que pesaríamos 28 veces más allí que aquí… si se pudiera sobrevivir al calor. Para estrellas más distantes, la gravedad de la superficie se puede estimar usando una técnica espectroscópica, pero sólo tiene una precisión de entre 25 y 50%.

Ahora, Fabienne Bastien y Keivan Stassun de la Universidad de Vanderbilt en Nashville, Tennessee, y sus colegas han tropezado con un nuevo método que puede ofrecer una precisión de entre el 15 y 25%. La historia comienza con Bastien examinando los datos del observatorio espacial Kepler , que hace mediciones muy precisas del brillo de las estrellas. El objetivo principal de Kepler es encontrar los pequeños descensos en el brillo que se producen cuando los planetas que orbitan pasan por delante de sus estrellas.

En algunas estrellas, Kepler ha detectado oscilaciones internas en brillo y Bastien se dio cuenta que cuantos más destellos de luz diera una estrella durante un período de ocho horas, menor sería su gravedad superficial. ”Fue por accidente”, dijo Bastien, estudiante graduado que está utilizando datos de Kepler para estudiar los campos magnéticos estelares. “En realidad no sabía muy bien qué hacer con ello.”

Stassun, su asesor, recuerda lo que pasó después. “Vino a mi oficina. y dijo: Mira este patrón.  Es bastante curioso. Pero, ¿qué significa? ‘“

Bastien y Stassun  dieron con la respuesta. La mayoría de las estrellas, como el Sol, tienen temperaturas superficiales de menos de 6.500 Kelvin. Estas estrellas tienen capas externas que convectivas: sus superficies hierven como una olla de agua sobre una estufa caliente. Las burbujas calientes de gas suben a la superficie, las más frías descienden.

A raíz de la ley de Stefan-Boltzmann, las burbujas calientes son más brillantes, por lo que la superficie de la estrella tiene diferentes granulaciones, con áreas oscuras alrededor de las brillantes. Los gránulos, los astrónomos piensan, hacen que la luz de la estrella se mueva rápido. En una estrella con una gravedad superficial alta, como el Sol, los gránulos son pequeños, produciendo sólo tenues destellos. En contraste, una estrella de poca gravedad superficial, como una gigante roja hinchada, tiene gránulos grandes y parpadea mucho más.

“Es una técnica innovadora para medir algo interesante que tendrá impacto en varios campos diferentes”, dice Marc Pinsonneault , astrónomo de la Universidad Estatal de Ohio en Columbus, que no participó en el descubrimiento. Él llama a la relación entre el parpadeo estelar y la gravedad en la superficie “una sorprendentemente agradable, estrecha correlación”.

“Lo que el método de parpadeo va a hacer es mejorar en gran medida la precisión del diámetro del planeta”, dice Stassun. Buenas estimaciones de tamaños planetarios ayudarán a determinar si un mundo lejano es un gigante gaseoso como Júpiter, un gigante de hielo como Neptuno, o un planeta rocoso como la Tierra. Los científicos que trabajan con Kepler utilizan la cantidad de luz de las estrellas que un planeta bloquea para estimar su tamaño en relación con su estrella. Por lo tanto la determinación del tamaño absoluto del planeta requiere saber el diámetro de la estrella, algo que la técnica de parpadeo proporcionará a través de la gravedad en la superficie.

La técnica de parpadeo tiene sus limitaciones. No va a funcionar en las estrellas más calientes, que tienen capas externas que no burbujean. Y los destellos son pequeños, por lo que el método requiere de una sonda espacial sensible como Kepler. Kepler recientemente sufrió una avería importante, pero la NASA tiene planes de lanzar un sucesor, el Transiting Exoplanet Survey Spacecraft, a finales de este decenio.

La técnica tampoco es tan precisa como la asterosismología, que utiliza oscilaciones internas de una estrella para derivar su gravedad en la superficie. ”Nada se puede comparar con la asterosismología”, dice Stassun. “Realmente es el estándar.” Pero las mediciones de parpadeo son mucho más fáciles de hacer que las astrosismológicas.

El nuevo trabajo también sugiere que el Sol algún día perderá sus puntos. Las estrellas jóvenes similares al Sol tienen campos magnéticos fuertes que salpican su superficie de manchas y llamaradas, produciendo oscilaciones estelares mucho más grandes que los parpadeos. Pero a medida que las estrellas envejecen, disminuye su actividad magnética. En última instancia, llegará a lo que Bastien y sus colegas llaman un “parpadeo plano”: sin puntos ni manchas en sus superficies y toda la variabilidad se deberá más bien a partir de los gránulos.

En una mancha solar mínima, nuestra estrella ya está cerca de este límite. ¿Cuándo el Sol será completamente plano en este aspecto? ”Mi conjetura es que probablemente estamos hablando de alrededor de mil millones de años”, dice Stassun.

Los astrónomos han publicado su descubrimiento enNature

Autor: Ken Croswell

Enlace original: Star’s flicker reveals its surface gravity