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05/Mar/05

Encuentran estrellas del tamaño de planetas

El VLT (Telescopio muy grande) de ESO Paranal ha encontrado la estrella más pequeña que se conoce hasta ahora.

Un equipo internacional de astrónomos ha determinado con precisión el radio y la masa de la más pequeña estrella con un núcleo en fusión conocida hasta ahora.

Las observaciones fueron realizadas en marzo de 2004 con el espectrógrafo multi-fibra FLAMES del telescopio Kueyen de 8,2 metros en el Observatorio ESO de Paranal, Chile. Son parte de un gran programa que apunta a medir precisamente las velocidades radiales de 60 estrellas en las que se ha detectado una disminución temporal de brillo durante la inspección OGLE.

Los astrónomos hallaron que la disminución vista en la curva de luz de la estrella conocida como OGLE-TR-122 es causada por una compañera estelar muy pequeña, que eclipsa a esta estrella (parecida al Sol) una vez cada 7,3 días.

Esta compañera es 96 veces más masiva que el planeta Júpiter, pero apenas un 16% más grande de diámetro. Es la primera vez que observaciones directas demuestran que las estrellas con menos de 1/10 la masa del Sol son de aproximadamente el mismo tamaño que los planetas gigantes. Este hecho deberá, obviamente, ser tenido en cuenta durante la actual búsqueda de exo-planetas en tránsito.

Además, las observaciones del VLT han llevado al descubrimiento de siete nuevas binarias eclipsantes que albergan estrellas con masas de menos de un tercio de la del Sol, una bonanza real para los astrónomos.

La inspección OGLE

Cuando un planeta pasa frente a su estrella primaria (tal como se la ve desde la Tierra) bloquea una pequeña fracción de la luz de la estrella que llega hasta nosotros.

Estos "tránsitos planetarios” son de gran interés, puesto que permiten a los astrónomos medir la masa y el radio de los exo-planetas. Es por eso que están en marcha varias inspecciones con la intención de encontrar estas tenues firmas de otros mundos.

Uno de estos programas es la inspección OGLE, originalmente planeada para detectar sucesos de "micro-lente" por medio del monitoreo del brillo de un gran número de estrellas a lo largo de períodos extensos.

Durante los pasados años, también incluyó la búsqueda de disminuciones periódicas y muy pequeñas en el brillo de las estrellas causados por el tránsito regular de pequeños objetos en órbita (estrellas pequeñas, enanas marrones o planetas tamaño Júpiter).

Desde entonces, el equipo OGLE ha anunciado 177 "candidatos de tránsito planetario" procedentes del estudio de varios centenares de estrellas en tres campos del cielo austral, uno en la dirección del centro galáctico, otro dentro de la constelación de Carina (La Quilla) y el tercero dentro de las constelaciones Centauro-Mosca.

La naturaleza del objeto en tránsito puede, sin embargo, ser establecida únicamente por las observaciones subsecuentes de la velocidad radial de la estrella primaria. La amplitud de las variaciones de velocidad está relacionada directamente con la masa del objeto compañero y permite, por lo tanto, discriminar entre estrellas y planetas como los causantes de la disminución observada de brillo.

Una bonanza de estrellas de poca masa

Un equipo internacional de astrónomos del Very Large Telescope (Telescopio Muy Grande), aprovechando la capacidad múltiple de la instalación FLAMES / UVES, que permite obtener espectros de alta resolución de hasta ocho objetos al mismo tiempo, observaron 60 estrellas OGLE candidatas de tránsito, midiendo sus velocidades radiales con un precisión de hasta 50 m/s. Este ambicioso programa ha resultado hasta ahora en el descubrimiento de cinco nuevos exo-planetas.

La mayoría de los otros candidatos OGLE de tránsito han resultado ser binarias eclipsantes, es decir, en la mayoría de los casos, estrellas pequeñas y de poca masa que pasan frente a una estrella tipo Sol. Este tesoro adicional de datos sobre estrellas pequeñas y livianas ha resultado ser una verdadera bonanza para los astrónomos.

Constriñendo la relación masa-radio

Las estrellas de poca masa son objetos extremadamente interesantes porque, entre otras cosas, las condiciones físicas en sus interiores tienen mucho en común con las de los planetas gigantes, como Júpiter en nuestro sistema solar. Más aún, la determinación de los tamaños de las estrellas más pequeñas proporciona información clave indirecta sobre el comportamiento de la materia en condiciones extremas.

Hasta hace poco se habían realizado escasas observaciones y se conocía poco sobre las estrellas de poca masa. En estos momentos, se conocen solamente los valores exactos de radio de únicamente cuatro estrellas con masas de menos de un tercio de la del Sol, y de ninguna que tenga menos de un octavo de masa solar.

Sin embargo, la situación ahora está cambiando dramáticamente. De hecho, las observaciones realizadas con el VLT han llevado ahora al descubrimiento de siete nuevas binarias eclipsantes que albergan estrellas con masas menores a un tercio de masa solar.

Esta nueva serie de observaciones casi triplica entonces al número de estrellas de poca masa cuyos radios y masas son conocidos. Y mejor aún, una de estrellas resulta ahora ser una de las más pequeñas que se conocen.

Estrellas del tamaño de planetas

La señal proveniente de la estrella se reduce en 1,5 % por algo más de tres horas. Esta es la indicación probable de que un objeto ha pasado frente a la estrella.

El panel inferior presenta las variaciones de velocidad de la estrella. Fueron determinadas con el instrumento FLAMES en el VLT. La solución orbital que se corresponde se muestra también como una línea sólida. Estas mediciones indican la presencia de una compañera estelar de poca masa para OGLE-TR-122.

Los "Júpiteres calientes” (exo-planetas que orbitan muy cerca de su estrella primaria) son más grandes que OGLE-TR-122b.

El recientemente encontrado gnomo estelar es el compañero de OGLE-TR-122, una estrella bastante remota en la Vía Láctea, que se puede ver en la dirección aproximada de la constelación austral de Carina (La Quilla).

El programa OGLE reveló que OGLE-TR-122 experimenta una disminución de su brillo del 1,5 por ciento cada 7 días, 6 horas y 27 minutos, con una duración de unos 188 minutos.

Las mediciones de FLAMES / UVES, realizadas durante seis noches en marzo de 2004, muestran variaciones de la velocidad radial en este período con una amplitud de unos 20 kilómetro por segundo. Esto es un claro signo de una estrella de muy poca masa, muy cercana al límite de la fusión de hidrógeno, que está orbitando a OGLE-TR-122. Esta estrella compañera recibió el nombre de OGLE-TR-122b.

Como explica François Bouchy, del Observatorio Astronómico de Marsella Provence (Francia), "combinada con la información recogida por OGLE, nuestros datos espectroscópicos permiten ahora determinar la naturaleza de la estrella más masiva del sistema, que parece ser parecida al Sol".

Esta información puede entonces ser utilizada para determinar la masa y el radio de la compañera mucho más pequeña OGLE-TR-122b.

De hecho, la profundidad del tránsito (disminución del brillo) da una estimación directa de la relación entre el radio de las dos estrellas, y la órbita espectroscópica proporciona un valor único para la masa de la compañera, una vez que se conoce la masa de la estrella mayor.

Los astrónomos determinaron que OGLE-TR-122b tiene un onceavo de la masa del Sol y un diámetro de únicamente un octavo de diámetro solar. De modo que esta estrella, si bien tiene 96 veces la masa de Júpiter, es apenas un 16 por ciento más grande que ese planeta gigante.

Una estrella densa

"Imaginemos que multiplicamos por 96 la masa de Júpiter y sin embargo finalizamos con una estrella que es apenas un poco más grande", sugiere Claudio Melo de ESO y miembro del equipo de astrónomos que realizó el estudio. "El objeto sencillamente se encoge para dar lugar a la materia adicional, haciéndose cada vez más y más denso".

La densidad de una estrella así es más de 50 veces mayor que la del Sol.

"Este resultado muestra la existencia de estrellas que lucen sorprendentemente parecidas a los planetas, aún observadas desde cerca", enfatiza Fréderic Pont, del Observatorio de Ginebra (Suiza). "¿No resulta extraño imaginar que aún cuando pudiéramos recibir imágenes de un objeto así tomadas por una futura sonda espacial que se le aproximara a corta distancia, no resultaría fácil discernir si es una estrella o un planeta?".

Como todas las estrellas, OGLE-TR-122b produce energía en su interior por medio de reacciones nucleares. Sin embargo, a causa de su situación, esta producción interna de energía es muy pequeña, especialmente si se la compara con la energía producida por su estrella compañera tipo Sol.

No menos sorprendente es el hecho de que los exo-planetas que orbitan muy cerca de su estrella primaria, los así llamados "Júpiteres calientes", poseen radios que pueden ser mayores a los de la estrella recientemente hallada. El radio del exo-planeta HD209458b, por ejemplo, es aproximadamente un 30 por ciento mayor que el de Júpiter. Por lo tanto, ¡es sustancialmente más grande que OGLE-TR-122b!

Fuente: Astroseti

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