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El núcleo de una gigante roja rota diez veces más rápido que su superficie

Un equipo internacional de astrónomos liderado por el estudiante de doctorado Paul Beck de la Universidad de Lovaina en Bélgica han logrado mirar profundamente dentro de algunas estrellas viejas y descubrió que sus núcleos giran por lo menos diez veces más rápido que su superficie. El resultado apareció punlicado en la edición del 11 de enero de 2012 de la revista Nature

Se sabía de hace mucho tiempo que las superficies de estas estrellas giran con lentitud, tardando alrededor de un año en completar una rotación. El equipo ha descubierto que los núcleos en el centro de las estrellas giran mucho más rápido, a cerca de una rotación por mes. El descubrimiento fue posible gracias a la precisión ultra alta de los datos del telescopio espacial Kepler de la NASA.

Beck y sus colaboradores analizaron las ondas que viajan a través de las estrellas, que aparecen en la superficie como variaciones rítmicas en el brillo de las estrellas. Al estudio de estas ondas se le llama asterosismología, y es capaz de revelar las condiciones en el interior de una estrella que de otro modo permanecerían ocultas a la vista.

Las diferentes ondas sondean diferentes partes de la estrella, y por una comparación detallada de la profundidad a la que viajan estas ondas dentro de la estrella, el equipo encontró evidencia de la velocidad de rotación, y de un drástico incremento hacia el núcleo estelar. “Es el centro de una estrella lo que determina su evolución”, dice Beck, “y la comprensión de cómo una estrella gira en el interior nos ayuda a entender cómo envejecerán las estrellas como el Sol”.

Las estrellas estudiadas en este artículo son las llamadas gigantes rojas. El Sol se convertirá en una gigante roja en unos 5.000 millones de años. Sus capas exteriores se extenderán a más de 5 veces su tamaño original, y se enfriará de manera significativa, hasta verse roja. Mientras tanto, su núcleo habrá hecho exactamente lo contrario, y se habrá contraído a un ambiente extremadamente caliente y denso. Para entender lo que ha sucedido con la rotación de la estrella considere lo que ocurre con un patinador sobre hielo al realizar una pirueta. Un patinador de hielo que gira se ralentiza si estira y aparta sus brazos, y gira más rápido si junta los brazos pegados al cuerpo. Del mismo modo, la rotación de las capas exteriores en expansión de la estrella gigante ha disminuido, mientras que el núcleo se reduce, girando a más velocidad.

El telescopio espacial Kepler es una de las más exitosas misiones espaciales actuales de la NASA. Diseñada para buscar planetas del tamaño de la Tierra en la zona habitable de estrellas lejanas, la misión ha detectado numerosos planetas candidatos y ha confirmado fehacientemente muchos planetas fuera del Sistema Solar. Kepler es capaz de detectar variaciones en el brillo de una estrella de sólo unas pocas partes por millón y sus medidas son, por lo tanto, ideales para detectar las ondas pequeñas antes mencionadas.

El efecto de la rotación en estas ondas es tan pequeño que para su descubrimiento fueron necesarios dos años casi continua recolección de datos por el satélite Kepler.

Gigante roja

Una gigante roja (red giant en inglés) es una estrella de masa baja o intermedia (menos de 8-9 masas solares) que, tras haber consumido el hidrógeno en su núcleo durante la etapa de secuencia principal, convirtiéndolo en helio por fusión nuclear, comienza a quemar hidrógeno en una cáscara alrededor del núcleo de helio inerte. Esto tiene como primer efecto un aumento del volumen de la estrella y un enfriamiento de su superficie, por lo que su color se torna rojizo. En esa fase previa a la de gigante roja, la estrella recibe el nombre de subgigante. En un momento dado, la atmósfera de la estrella alcanza un valor mínimo crítico de la temperatura por debajo del cual ya no puede descender, lo que obliga a la estrella a aumentar su luminosidad y volumen a temperatura superficial (o sea, color) prácticamente constantes; la estrella se hincha hasta alcanzar un radio típico de unos 100 millones de km: la estrella se ha convertido así en una gigante roja. En todo este proceso la energía emitida por la gigante proviene de la mencionada cáscara y de la conversión de energía gravitatoria en calor por el teorema de virial.

Fuente: Varios medios. Aportado por Eduardo J. Carletti


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Podrían abundar planetas de tipo terrestre en la Vía Láctea

Puede ser que Frank Drake estuviese acertado. Ya hace cerca de medio siglo que el astrónomo estadounidense postuló que, en base a la probabilidad estadística pura, la Vía Láctea podría estar repleta de planetas del tipo de la Tierra

Ahora, las observaciones de estrellas que fueron similares al Sol, a las que se conoce como enanas blancas, indican que una abrumadora mayoría de ellas tuvieron al menos un mundo rocoso. Y debido a que las estrellas similares al Sol componen hasta la mitad de la población de la Vía Láctea, que tiene varios cientos de miles de millones de estrellas, esto significa que cientos, o incluso miles de civilizaciones, pueden habitar nuestra galaxia.

La cuestión de cuántos mundos de roca existen en la galaxia tuvo perplejos a los astrónomos durante una buena parte del siglo pasado. Incluso ahora, con la tecnología actual, es difícil la búsqueda. A los astrónomos les faltan años para llegar a la capacidad de tomar imágenes en directo de otras Tierras. Los dos métodos más usados para detectar planetas extrasolares, a los que se ha apodado “bamboleo» y «parpadeo”, implican detectar cambios minúsculos en el movimiento de una estrella,. provocados por el tirón gravitatorio del planeta que orbita alrededor de ella, y captar la leve disminución en la luz estelar que se produce cuando un planeta pasa entre la estrella y el telescopio del observador. Ambos métodos nos han revelado cientos de planetas del tipo de Júpiter, pero no sus equivalentes terrestres, aunque se han observado unos pocos gigantes rocosos.

Pero esta semana, en una reunión de la Royal Astronomical Society en Glasgow, Reino Unido, un equipo de investigadores presenta una nueva forma de estimar cuántos planetas rocosos puede haber por allí. El estudio se centra en las estrellas enanas blancas. Estos soles moribundos brillaron algujna vez como nuestro Sol, pero al final de su vida de 9.000 millones de años se hincharon para convertirse en gigantes rojas, estrellas con un diámetro de hasta 200 veces el de nuestro Sol. (Si esto sucede en nuestro Sistema Solar, el Sol se expandiría hasta más allá de la órbita de la Tierra). Luego, gradualmente, estas hinchadas estrellas se encogen hasta la mitad de su tamaño original, apagándose lentamente para caer el olvido, rodeadas por amplias pero tenues atmósferas.

Esas atmósferas pueden ofrecer una señal fácilmente legible que indica si hubo planetas rocosos orbitando alguna vez esas estrellas moribundas, según los investigadores. El equipo estudió los espectros, o firma química, de la luz de 146 enanas blancas ubicadas a pocos cientos de años luz de la Tierra. Entre esas estrellas, 109 exhibieron espectros que indican que en sus atmósferas están presentes elementos más pesados, como el calcio. Las únicas fuentes probables de estos elementos pesados son los planetas rocosos, o sea que los espectros muestran que las estrellas deben haberse tragado planetas así durante su etapa de expansión como gigante roja.

Basándose en los datos, el equipo extrapola que al menos un 3,5% de las estrellas de la Vía Láctea albergan planetas rocosos en la actualidad. Con un subsiguiente cálculo aproximado, significa que la galaxia tuvo miles de millones de mundos rocosos en un momento u otro. Una pequeña parte de ellos, a su vez, podría haber sido de tipo terrestre, significando esto que cuadra con los criterios de poseer agua y estar ubicado dentro de la distancia que se considera habitable respecto a sus soles.

El estudio refuerza la idea de que la formación de planetas alrededor de estrellas “es un resultado común”, dice el científico planetario Jonathan Fortney de la Universidad de California en Santa Cruz. Tan común, dice, que la cantidad de estrellas con planetas rocosos es “probablemente mucho mayor” que el valor de 3,5 % que estimaron los autores.

Fuente: Science. Aportado por Eduardo J. Carletti

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Aglomeración, choque y canibalismo de estrellas resuelven el misterio de las rezagadas azules

Durante unos 50 años, los astrónomos han estado intrigados por la apariencia juvenil de las estrellas que se conocen como «rezagadas azules»

Las rezagadas azules las estrellitas maduras hollywoodienses del cosmos. Brillan mucho, son más viejas de lo que aparentan y, esto es desconcertante, ganaron masa en la última etapa de su vida.

Un artista nos muestra esta serie en la que dos estrellas chocan para formar una estrella rezagada azul. Las dos estrellas comienzan en la parte superior izquierda de la imagen en curso de colisión, probablemente como resultado de una danza gravitatoria con una tercer estrella en un cúmulo. Durante la colisión, las dos estrellas se unen para formar una nueva rezagada azul. Esta estrella, más masiva y de rotación rápida, se ve en la parte inferior izquierda de la imagen, asociada con la tercer estrella que participó en el baile inicial, quedando una binaria estelar que contiene la recién formada rezagada azul. El choque de estrellas, idea que alguna vez los astrónomos creyeron descabellada, emergen como una posibilidad para la formación de las rezagadas azules a partir de las observaciones de los astrónomos de la UW-Madison

“Estas estrellas azules, luminosas, han agotado el hidrógeno combustible y apagaron sus llamas hace mucho tiempo”, explica Robert Mathieu, astrónomo de la Universidad de Wisconsin-Madison. “Pero todavía están allí. De algún modo han incrementado recientemente su masa y su fuente de combustible”.

Mathieu y su colega de Wisconsin, Aaron Geller, escribieron un artículo en el ejemplar del 24 de diciembre de 2009 de la revista Nature, demostrando que en muchos casos las rezagadas azules, si no en todos, roban esa masa de estrellas compañeras y que, en algunos casos lo hacen impactando contra sus vecinas, un escenario que alguna vez los astrónomos consideraron una cosa traída por los pelos.

En el nuevo reporte en Nature, Geller y Mathieu muestran que la manera de crecer en masa de las rezagadas azules se ajusta con los tres escenarios que imaginaron los astrofísicos para que éstas crecieran en tamaño y continuaran brillando cuando otras estrellas de edad y masa similar han pasado a ser cadáveres estelares. La posibilidad de que se den colisiones estelares, dice Mathieu, crece en las aglomeraciones de un cúmulo estelar, los sistemas de estrellas binarias se rozan unos con otros y se arremolinan en órbitas que se cruzan y, a veces, quedan en curso de colisión.

La nueva mirada a la demorada evolución de las rezagadas azules, estrellas que fueron observadas por primera vez y bautizadas en la década de los 50, se basa en una década de cuidadosa observación de un antiguo cúmulo estelar conocido como NGC 188. Situado en el firmamento cerca de Polaris, la Estrella del Norte, y a una distancia de 6.000 años luz de la Tierra, NGC 188 es una agrupación de, quizás, cientos de miles de estrellas, todas ellas de más o menos la misma edad, y que alberga 21 rezagadas azules.

Hace poco, los astrofísicos lanzaron las hipótesis de que las rezagadas azules crecían de tres maneras posibles, todas ellas involucrando estrellas compañeras orbitándose una a la otra.

La primera posibilidad, explica Mathieu, involucra dos estrellas en una órbita binaria relativamente cercana con una de las estrellas hinchándose al volverse gigante roja, un tipo de estrella que agota su combustible y entonces crece hasta ser mucho más grande que una estrella ordinaria. En este escenario, la gigante roja vuelca su capa exterior en su estrella compañera, determinando el escenario para que ésta se convierta en una rezagada azul.

Más recientemente, los astrónomos están viendo las formas en que las estrellas pueden chocar, algo que se creía imposible. Las probabilidades de que las estrellas ordinarias choquen entre sí son casi nulas, pero cuando los sistemas de estrellas binarias se cruzan en su camino, sobreviene el caos gravitacional y entonces las chances de que haya choques estelares son mayores, señala Mathieu.

La tercera manera en que podría ser creada una rezagada azul es cuando una tercera estrella roza un sistema estelar binario, ejerciendo suficiente tirón para que las estrellas binarias se fusionen una con la otra para formar una estrella más masiva.

“En los tres escenarios, se tienen al final estrellas más masivas llamadas rezagadas azules”, nota Mathieu. “Para ser breve, son estrellas que parecen ir a los tumbos en la noche”.

Suendo experto en estrellas binarias, Mathieu ha estado observando el cúmulo estelar NGC 188 durante una década. Muchas de las observaciones fueron realizadas con el telescopio WIYN de 3,5 metros en Kitt Peak, Arizona, un observatorio operado por la universidad W-Madison, la Universidad Indiana, la universidad de Yale y los Observatorios Astronómicos Ópticos Nacionales.

Mathieu y sus colegas notaron que al menos tres cuartos de las rezagadas azules del cúmulo NGC 188 están en sistemas binarios. “Éstas no son estrellas normales retrasadas en su evolución. Aquí está ocurriendo algo inusual con sus compañeras”.

Geller, estudiante graduado de la universidad W-Madison, señala que NGC 188 posee una catidad relativamente grande de rezagadas azules de tipos diversos, incluyendo un sistema binario formado por dos rezagadas azules.

Este asombroso objeto, argumenta Geller, es un emblema de las complejas danzas e intercambios de las binarias, incluyendo el “intercambio de parejas”, que se poduce en el entorno de NGC 188: “Casi con certeza esta rezagadass azules se formaron por separado, y luego los dos sistemas binarios que ellas componían se encontraron, eyectando dos de las estrellas y dejando atrás este verdadero objeto único”.

El largo y paciente estudio de las rezagadas azules en NGC 188 revela, además, que las estrellas están rotando mucho más rápido que el promedio de estas estrellas, una cualidad que Mathieu y Geller esperan usar para determinar cuán recientemente se formaron las rezagadas azules.

“La gente ha estado tratando de encontrar propiedades distintivas de estas estrellas durante 50 años”, señala Mathieu. “Lo que las rezagadas azules nos muestran es que la vida en un cúmulo estelar raramente es una existencia solitaria”.

Fuente: Universidad de Wisconsin-Madison. Aportado por Eduardo J. Carletti