Cómo los terremotos estelares hacen que las estrellas se muevan

En 2013 la Agencia Espacial Europea (ESA), lanzó una misión espacial única: el observatorio espacial Gaia, una nave espacial diseñada específicamente para la astrometría: la ciencia que mide las posiciones, distancias y movimientos de las estrellas con una precisión nunca antes vista.

Por Infobae

Los científicos afirman que la misión tiene como objetivo construir el catálogo espacial 3D más grande y preciso jamás realizado del universo observable, con un total de aproximadamente dos mil millones de objetos astronómicos, principalmente estrellas, pero también planetas, cometas, asteroides y cuásares, entre otros objetos fascinantes de la inmensidad del espacio.

Esta semana, la ESA dio a conocer una nueva actualización de datos recopilados por Gaia en los últimos tres años años, después de haber observado 10 millones de estrellas y objetos espaciales, lo que provocó la publicación de varios papers científicos sobre algunos descubrimientos efectuados. Este conjunto de datos se ha convertido en el catálogo más grande hasta la fecha de estrellas binarias, miles de objetos del sistema solar, como los asteroides y las lunas de planetas, y millones de galaxias y cuásares situados fuera de la Vía Láctea.

Uno de los descubrimientos más sorprendentes que realizó Gaia sin proponérselo y sin que fuera el foco de su misión principal fue la detección de terremotos estelares o ‘Starquakes’, que consiste en pequeños movimientos registrados en la superficie de una estrella que cambian la forma de las mismas y podrían brindar nuevos conocimientos sobre el funcionamiento interno de estos soles distantes.

Marcelo Miller Bertolami, astrónomo de La Plata e investigador independiente del Conicet explicó a Infobae el trabajo que realiza Gaia desde que fue lanzada hace casi 10 años. “Gaia es un telescopio espacial de la ESA que tiene como objetivo la determinación de distancia de las estrellas con mucha precisión. Observa el cielo, viendo la posición de las estrellas en forma precisa. La Tierra va cambiando su posición en el espacio. Y lo mismo hacen las estrellas. Gaia es un telescopio medio raro. No es un telescopio convencional, como lo es el Hubble. Su principal ventaja es cómo están pulidos sus espejos de carburo de silicio para observar estrellas y objetos a gran distancia. Los mismos están pulidos a una presión muy grande: 10 nanómetros que son 10 millonésimas de milímetro. Casi la separación de los átomos”, explicó Miller Bertolami

“Su trabajo permite varios estudios paralelos, fundamentalmente sobre las estrellas y el origen de la Vía Láctea. Al conocer la distancia, uno puede conocer el brillo intrínseco de las estrellas. Esto va a permitir mejorar también la edad de las estrellas y la historia misma de nuestra galaxia. Gaia mide cada estrella muchas veces. Además de medir posiciones, mide brillos. Mide varios millones de estrellas varias veces. Cada estrella en promedio estará medida unas 70 veces, lo que permite observar cómo cambian su brillo”, agregó el astrónomo.

“El descubrimiento de los terremotos estelares es bastante sorprendente ya que la nave espacial no fue diseñada para hacer ese trabajo”, aseguró una referente de la astronomía mundial, como lo es la doctora Conny Aerts, de la Universidad Católica de Lovaina, en Bélgica, en una conferencia de prensa de la Agencia Espacial Europea (ESA) el lunes 13 de junio de la que participó Infobae. “Estas vibraciones hacen que el gas estelar se mueva hacia arriba y hacia abajo. Y cambia el brillo de la estrella en función del tiempo. Entonces hace que las estrellas parpadeen en el cielo”, completó la experta.

“Se puede determinar así si las estrellas tienen pulsaciones. Con la precisión de Gaia se puede hacer esa determinación del período de oscilación de las estrellas. Son variaciones en el brillo que ocurren por la vibración misma de la estrella. Y esa vibración nos habla de sismos o terremotos. Y dependiendo de cómo están hechas, de su núcleo cambiante, vibran de diferente manera. Cuando una estrella vibra, hay variaciones en el brillo de la estrella en el tiempo. Y de eso se encarga de estudiar la astrosismología una rama de la astronomía muy en auge por estos días”, aseguró Miller Bertolami.

El experto aclaró que si bien el material con el que están formadas las estrellas suele ser similar como el hidrógeno y el helio, con el tiempo, el universo “se ha ensuciado”, debido a los elementos químicos más pesados que pueden originarse con material proveniente de planetas, cometas, asteroides y otras estrellas moribundas. “Cada estrella cambia su composición química interna. Hoy el sol generó más helio de cuando nació debido a la generación nuclear de los últimos 5000 millones de años que tiene”, afirmó Miller Bertolami.

Los terremotos estelares se descubrieron en un subconjunto de observaciones centradas en la distribución de estrellas variables en la galaxia de la Vía Láctea, es decir, estrellas cuyo brillo cambia con el tiempo. “Las estrellas parpadeantes ofrecen a los astrónomos una herramienta muy poderosa para estudiar su física y química internas”, dijo Aerts. “Es como los terremotos en la Tierra. A los sismólogos les encantan los terremotos si no son demasiado violentos, porque nos permiten entender lo que sucede dentro de nuestro planeta. Y los astrosismólogos hacen lo mismo, pero con las estrellas”.

A la caza de exoplanetas

Los datos publicados por la ESA generaron múltiples estudios científicos publicados. Uno de ellos es el que tiene como participante al argentino Nicolás Unger, licenciado en Física de la UBA y doctorado en astrofísica y exoplanetas.

“Yo estudio el universo y busco planetas fuera de nuestro sistema solar. Para ello, Gaia resulta una misión muy importante, ya que no solo genera el católogo de estrellas más grande, que hoy cuenta más de 1800 millones, sino que también es muy precisa para medir la posición de las mismas, que es lo que llamamos astrometría en astronomía. Eso nos permite saber dónde están las estrellas en el cielo y la distancia entre ellas y nosotros”, explicó Unger a Infobae.

“Estas observaciones son muy útiles para encontrar exoplanetas, ya que si uno observa que si una estrella se mueve en forma circular en el cielo, significa que hay un objeto que la está orbitando a su alrededor. Analizando el tipo de movimiento podemos deducir si se trata de un planeta o bien otra estrella que la orbita a su alrededor. Recientemente, se publicó el tercer lanzamiento de datos de Gaia, con el primer católogo de exoplanetas. Una investigación de la que pude participar”, afirmó el especialista en mundos no vecinos a la Tierra.

“De todas las estrellas que observa Gaia se extraen algunas que pensamos que pueden albergar exoplanetas. A esas estrellas se les calcula cuál sería la órbita de ese exoplaneta. Entonces, extraemos su órbita y lo pasamos por un filtro de validación ya que la medición que realiza hoy Gaia es el primero en su tipo y necesita de chequeos permanentes. Mi trabajo es ese. Revisar y validar los datos de Gaia. Lo hacemos, buscando si ese exoplaneta ya se había descubierto mediante algún otro método. Para eso utilizamos la velocidad radial que consiste en medir la velocidad de la estrella. Si uno ve el movimiento oscilatorio en la estrella a través del tiempo, podemos deducir que hay un exoplaneta. Esta es una técnica muy estudiada, con la que se descubrió el primer exoplaneta, por ejemplo” precisó Unger, que viene trabando con Gaia hoy en Ginebra, junto con colaboradores de Italia y España.

En agosto de 2015, Gaia completó su primer año de observaciones científicas, durante el cual registró 272 000 millones de mediciones posicionales o astrométricas, 54 400 millones de puntos de datos fotométricos y 5 400 millones de espectros. El 14 de septiembre de 2016, la ESA publicó su primer conjunto de datos de Gaia que incluía posiciones y magnitudes G de aproximadamente mil millones de estrellas según las observaciones del 25 de julio de 2014 al 16 de septiembre de 2015.

El 25 de abril de 2018, la ESA publicó un segundo conjunto de datos que incluía las posiciones de aproximadamente 1700 millones de estrellas, así como una medida de su brillo general en longitudes de onda ópticas. Ahora, con este tercer reporte, los astrónomos están de fiesta y prometen develar más asombros captados por Gaia. El lanzamiento de datos de Gaia del 13 de junio también contiene el conjunto de datos más grande jamás compilado de sistemas estelares binarios en nuestra galaxia, es decir, pares de estrellas (o estrellas y agujeros negros) que se orbitan entre sí. “Esto es algo que entusiasma mucho a la comunidad astronómica porque las estrellas binarias, por ejemplo, son la única forma en que se puede medir la masa de las estrellas directamente”, dijo Anthony Brown, astrónomo de la Universidad de Leiden, Países Bajos.

El nombre Gaia derivó originalmente como un acrónimo de Interferómetro astrométrico global para astrofísica. Esto reflejaba la técnica óptica de interferometría que originalmente se planeó para su uso en la nave espacial. Si bien el método de trabajo evolucionó durante los estudios y el acrónimo ya no es aplicable, el nombre Gaia se mantuvo para dar continuidad al proyecto. El costo total de la misión ronda los 1000 millones de dólares, incluida la fabricación, el lanzamiento y las operaciones en tierra, de una misión que tendrá 15 años de trabajo. Aunque dado que sus detectores no se están degradando tan rápido como se esperaba inicialmente, la misión podría extenderse.