Se acaba de descubrir un método simple pero elegante para medir la gravedad superficial de una estrella. Desarrollado por un equipo de astrónomos y dirigido por el profesor de física y astronomía de Vanderbilt, Keivan Stassun, esta nueva técnica mide el "parpadeo" de una estrella.
Con una incertidumbre que varía del 50 al 200 por ciento, los astrónomos han estado ansiosos por aprovechar una nueva forma de medir la gravedad de la superficie de una estrella que nivelará el campo de juego. Al obtener cifras mejoradas para una amplia variedad de estrellas a distancias variadas, este nuevo método podría reducir la cifra de incertidumbre a la mitad.
"Una vez que conoces la gravedad de la superficie de una estrella, solo necesitas otra medida, su temperatura, que es bastante fácil de obtener, para determinar su masa, tamaño y otras propiedades físicas importantes", dijo Stassun.
"Medir bien la gravedad de la superficie estelar siempre ha sido un negocio difícil", agregó Gibor Basri, profesor de astronomía en la Universidad de California, Berkeley, quien contribuyó al estudio. "Por lo tanto, es una sorpresa muy agradable descubrir que el parpadeo sutil de la luz de una estrella proporciona una forma relativamente fácil de hacerlo".
¿Cómo hacemos actualmente para medir la gravedad de la superficie estelar? Hasta ahora, los astrónomos confiaban en tres métodos: fotométrico, espectroscópico y asteroseísmo. Esta nueva forma de medir, conocida como el "método de parpadeo", es mucho más simplista que las formas anteriores y en realidad es más precisa que dos de ellas. Echemos un vistazo a los tres métodos actualmente aceptados ...
Para la fotometría, uno mira cuán brillantemente brilla una estrella en varios colores. Como un gráfico, estos patrones revelan composición química, temperatura y gravedad superficial. Capaz de utilizarse en estrellas débiles, los datos fotométricos son fáciles de observar, pero no son muy precisos. Varía con una incertidumbre del 90 al 150 por ciento. De forma similar a las observaciones fotométricas, la técnica espectroscópica observa el color, pero observa de manera más cercana las emisiones elementales de la atmósfera estelar. Si bien tiene una tasa de incertidumbre más baja del 25 al 50 por ciento, se limita a las estrellas más brillantes. Al igual que un código de barras, mide la gravedad de la superficie según el ancho de las líneas espectrales: la alta gravedad se separa, mientras que la gravedad más baja es estrecha. En asterismología, la precisión se agudiza a solo un pequeño porcentaje, pero las mediciones son difíciles de obtener y se limitan a estrellas brillantes y cercanas. En esta técnica, se mide el sonido que viaja a través del interior estelar y se identifican las frecuencias específicas asociadas con la gravedad de la superficie. Las estrellas gigantes pulsan naturalmente en un tono bajo, mientras que las estrellas pequeñas reverberan en una más alta. Imagine el gong de una campana grande en lugar del tintineo de una pequeña.
Entonces, ¿qué es el parpadeo? En el método de parpadeo, se miden las diferencias de brillo de la estrella, específicamente las variaciones que ocurren en ocho horas o menos. Estas variaciones parecen estar vinculadas a la granulación de la superficie, la interconexión de "células" que cubren la superficie estelar. Estas regiones están formadas por columnas de gas que se elevan desde abajo. Para las estrellas que tienen una gravedad superficial alta, la granulación parece ser más fina y parpadean más rápidamente, mientras que las estrellas con una gravedad superficial baja muestran granulación gruesa y parpadean lentamente. La grabación de parpadeo es un proceso simple, que solo involucra cinco líneas de código de computadora para crear una medición básica. Gracias a su facilidad y simplicidad, reduce no solo el gasto de obtener datos, sino que también elimina gran parte del esfuerzo necesario para medir la gravedad superficial de una gran cantidad de estrellas.
“Los métodos espectroscópicos son como la cirugía. El análisis es meticuloso e involucrado y muy detallado ”, dijo Stassun. “Flicker es más como un ultrasonido. Simplemente ejecute la sonda alrededor de la superficie y verá lo que necesita ver. Pero su poder de diagnóstico, al menos con el propósito de medir la gravedad, es tan bueno, si no mejor ”.
¿Es correcto el método de parpadeo? Al colocar las mediciones al lado de la asteroseismología, los investigadores han determinado que tiene un factor de incertidumbre de menos del 25 por ciento, mejor que los resultados espectroscópicos y fotométricos. Su única característica negativa es que exige datos exactos tomados durante largos períodos de tiempo. Sin embargo, un instrumento especializado, Kepler, ya ha proporcionado una gran cantidad de información que puede reciclarse. Gracias a sus decenas de miles de observaciones de estrellas monitoreadas por exoplanetas, los datos de Kepler están disponibles para futuros exámenes de parpadeo.
"La exquisita precisión de los datos de Kepler nos permite controlar la agitación y las ondas en las superficies de las estrellas", dijo el miembro del equipo Joshua Pepper, profesor asistente de física en la Universidad de Lehigh. "Este comportamiento provoca cambios sutiles en el brillo de una estrella en la escala de tiempo de unas pocas horas y nos dice con gran detalle qué tan lejos están estas estrellas en su vida evolutiva".
¿Cómo se descubrió el parpadeo? La estudiante graduada Fabienne Bastien fue la primera en notar algo un poco diferente al usar un software de visualización especial para examinar los datos de Kepler. Este software, desarrollado por los astrónomos de Vanderbilt, fue originalmente diseñado para investigar grandes conjuntos de datos de astronomía multidimensionales. (La herramienta de visualización de datos que permitió este descubrimiento, llamada Filtergraph, es gratuita para el público).
"Estaba trazando varios parámetros buscando algo que se correlacionara con la fuerza de los campos magnéticos de las estrellas", dijo Bastien. "No lo encontré, pero sí encontré una correlación interesante entre ciertos patrones de parpadeo y la gravedad estelar".
Bastien luego informó su descubrimiento a Stassun. Igualmente curioso, la pareja decidió probar el nuevo método en las curvas de luz Kepler archivadas de varios cientos de estrellas similares al sol. Según el comunicado de prensa, cuando identificaron el brillo promedio de cualquier estrella en particular contra su intensidad de parpadeo, notaron un patrón. “A medida que las estrellas envejecen, su variación general disminuye gradualmente a un mínimo. Esto se entiende fácilmente porque la velocidad a la que gira una estrella disminuye gradualmente con el tiempo. A medida que las estrellas se acercan a este mínimo, su parpadeo comienza a crecer en complejidad, una característica que los astrónomos han etiquetado como "crepitar". Una vez que alcanzan este punto, que llaman el piso parpadeante, las estrellas parecen mantener este bajo nivel de variabilidad por el resto de sus vidas, aunque parece crecer nuevamente a medida que las estrellas se acercan al final de sus vidas como estrellas gigantes rojas. . "
"Esta es una nueva forma interesante de ver la evolución estelar y una forma de poner la evolución futura de nuestro Sol en una perspectiva más amplia", dijo Stassun.
Entonces, ¿cuál es el futuro de nuestro Sol según el parpadeo? Cuando los investigadores tomaron muestras de la curva de luz del Sol, la encontraron "flotando justo por encima del piso parpadeante". Esta medición los lleva a plantear la hipótesis de que Sol se transformará en un "estado de variabilidad mínima y, en el proceso, perderá sus puntos". ¿Podría ser esta la razón por la que no vemos tanta actividad como se esperaba durante el tiempo máximo solar actual, o es solo una nueva teoría en la que es demasiado pronto para hacer suposiciones? Llamaremos a tu parpadeo y te elevaremos dos lugares ...
Fuente original de la historia: Vanderbilt News Release.
