Los científicos han fotografiado directamente ocho objetos tenues que acompañan a estrellas muy brillantes dentro del catálogo de datos de Gaia, incluidas las llamadas “estrellas fallidas”, también conocidas como enanas marrones.
Las estrellas y sus compañeras fueron identificadas originalmente entre millones de estrellas en el catálogo gaia. Se consideraron ideales para investigaciones de seguimiento con el instrumento terrestre GRAVITY, un interferómetro avanzado de infrarrojo cercano ubicado en el Telescopio muy grande (VLT) en la cima del Cerro Paranal en Chile. Combinando luz infrarroja de múltiples telescopios, un proceso llamado interferometría, GRAVITY ya ha logrado la primera observación directa de un planeta extrasolar, o “exoplaneta“.
Siguiendo las observaciones de Gaia, GRAVITY detectó directamente señales de luz de compañeras alrededor de las ocho estrellas brillantes, siete de las cuales eran objetos teorizados, no descubiertos hasta ahora.
Tres de los objetos compañeros son estrellas pequeñas y débiles, y los otros cinco son enanas marrones. Estos últimos se forman como estrellas y tienen más masa que planetas gigantes gaseosos, pero no tienen suficiente masa para desencadenar la fusión de hidrógeno en helio en sus núcleos como lo hacen las estrellas de la secuencia principal. De ahí viene su apodo de “estrellas fallidas”.
Una de las enanas marrones detectadas por GRAVITY orbita su estrella madre a una distancia aproximadamente igual a la distancia entre la tierra y el sol. Esta es la primera vez que una de estas estrellas fallidas se ve directamente tan cerca de su estrella anfitriona.
“Hemos demostrado que es posible capturar una imagen de un compañero débil, incluso cuando orbita muy cerca de su brillante anfitrión”, dijo el líder del equipo y científico del Observatorio Europeo Austral (ESO), Thomas Winterhalder. dijo en un comunicado. “Este logro resalta la notable sinergia entre Gaia y GRAVITY. Sólo Gaia puede identificar sistemas tan estrechos que albergan una estrella y una compañera ‘oculta’, y luego GRAVITY puede tomar el control para obtener imágenes del objeto más pequeño y más débil con una precisión sin precedentes”.
Una luciérnaga en un faro
Observar directamente objetos tenues como estrellas pequeñas y débiles o enanas marrones alrededor de estrellas brillantes no es tarea fácil. De hecho, detectar sus señales luminosas es como ver la luz de una luciérnaga posada en un faro brillante. Es comprensible que cualquier intento de visualizar la luz de la luciérnaga sea anulado por la luz más brillante del faro, y lo mismo ocurre con las estrellas brillantes y sus compañeras tenues.
Si bien Gaia no puede detectar directamente a las tenues compañeras de estas estrellas, el telescopio espacial pudo inferir su presencia. Esto se debe a que cuando una enana marrón, o una estrella pequeña en general, orbita alrededor de una estrella más grande y más brillante, su gravedad tira de la estrella madre y esto provoca una “bamboleo” en el movimiento de la estrella más grande y brillante.
A medida que esa estrella “se tambalea” alejándose de la Tierra (y de Gaia), la longitud de onda de la luz se estira, desplazándola hacia el extremo rojo del espectro electromagnético. Por el contrario, cuando se tambalea hacia la Tierra, las longitudes de onda de la luz se acortan, desplazándola hacia el extremo azul del espectro electromagnético.
Este efecto de desplazamiento al rojo y al azul es análogo al desplazamiento Doppler, el fenómeno que afecta las ondas sonoras en la Tierra. Por ejemplo, cuando una ambulancia corre hacia usted con la sirena a todo volumen, las ondas sonoras se comprimen y la sirena tiene un tono más alto, similar al desplazamiento hacia el azul. Cuando la ambulancia pasa junto a ti, las longitudes de onda del sonido se extienden y la sirena suena con un tono bajo, igual que el corrimiento al rojo de la luz de la estrella a medida que se aleja.
Este efecto de corrimiento al rojo y al azul es pequeño, pero Gaia es lo suficientemente sensible como para detectarlo. El pequeño compañeros de estas estrellas en el muestra de gaia se encuentran en pequeños ángulos de separación de sus brillantes padres estelares de unas pocas docenas de milisegundos de arco, que es aproximadamente del tamaño de una moneda de veinticinco centavos visto desde una distancia de alrededor de 62 millas (100 kilómetros).
“En nuestras observaciones, los datos de Gaia actúan como una especie de señal”, explicó Thomas. “La parte del cielo que podemos ver con GRAVITY es muy pequeña, por lo que necesitamos saber dónde mirar. Las incomparables y precisas mediciones de Gaia de los movimientos y posiciones de las estrellas son esenciales para apuntar nuestro instrumento en la dirección correcta en el cielo. “
La colaboración de Gaia y GRAVITY ayudó al equipo a ir más allá de la mera detección de estos compañeros. Los dos conjuntos de datos también permitieron al equipo separar las masas de las estrellas y las masas de sus compañeras. Además, medir las diferencias en las longitudes de onda de la luz de las estrellas y sus cuerpos compañeros, así como combinar esta información con las estimaciones de masa antes mencionadas, permitió al equipo inferir la siglos de los compañeros.
Esto reveló que el enanas marrones eran menos luminosos de lo esperado en las edades y masas observadas, lo que implica que estos propios cuerpos podrían estar orbitados por otro compañero más pequeño e incluso más tenue, tal vez incluso esquivo. exolunas.
El poder del equipo Gaia-GRAVITY significa que los científicos pronto podrían usar estos dos instrumentos para obtener imágenes de compañeros más pequeños alrededor de estrellas brillantes, es decir, exoplanetas.
“La capacidad de descubrir los pequeños movimientos de pares cercanos en el cielo es exclusiva de la misión Gaia. El próximo catálogo, que estará disponible como parte del cuarta publicación de datos (DR4)contendrá una colección aún más rica de estrellas con compañeras potencialmente más pequeñas”, afirmó Johannes Sahlmann, científico de Gaia de la Agencia Espacial Europea (ESA), Johannes Sahlmann. “Este resultado abre nuevos caminos en la búsqueda de planetas en nuestra galaxia y nos promete vislumbrar nuevos mundos distantes. “
La investigación del equipo fue publicado el 10 de junio en la revista Astronomy and Astrophysics.