La “música” de Starquakes, enormes vibraciones causadas por una explosión de burbujas de gas que se extienden por los cuerpos de muchas estrellas, puede revelar mucha más información sobre las historias de las estrellas y el funcionamiento interno de lo que los científicos pensaban.
En nueva investigación publicada en NaturalezaAnalizamos las firmas de frecuencia de Starquakes en una amplia gama de estrellas gigantes en el clúster de estrellas M67, a casi 3.000 años luz de la Tierra.
Utilizando observaciones de la misión K2 del telescopio espacial Kepler, tuvimos una rara oportunidad de rastrear la evolución de las estrellas durante la mayor parte de su viaje a través de la fase gigante del ciclo de vida estelar.
Al hacerlo, descubrimos que estas estrellas se atascan “tocando la misma parte de su melodía” una vez que su capa externa turbulenta alcanza una región sensible en el fondo.
Este descubrimiento revela una nueva forma de comprender la historia de las estrellas y de toda la galaxia.
El sonido de Starquakes
Los estrellas ocurren en la mayoría de las estrellas (como nuestro sol) que tienen una capa externa burbujeante, como una olla de agua hirviendo. Las burbujas de gas caliente se elevan y estallaron en la superficie, enviando ondas a través de toda la estrella que hace que vibre de manera particular.
Podemos detectar estas vibraciones, que ocurren en “frecuencias resonantes” específicas, buscando variaciones sutiles en el brillo de la estrella. Al estudiar las frecuencias de cada estrella en un grupo llamado clúster, podemos sintonizar con La “canción” única del clúster.
Nuestro estudio desafía los supuestos anteriores sobre las frecuencias resonantes en estrellas gigantes, revelando que ofrecen ideas más profundas sobre interiores estelares de lo que se pensaba anteriormente. Además, nuestro estudio ha abierto nuevas formas de descifrar la historia de nuestra galaxia.
La melodía de un clúster estelar
Los astrónomos han tratado de entender cómo evolucionan estrellas como nuestro sol con el tiempo.
Una de las mejores maneras de hacerlo es estudiando grupos: grupos de estrellas que se formaron juntas y comparten la misma edad y composición. Un grupo llamado M67 ha atraído mucha atención porque contiene muchas estrellas con una composición química similar al sol.
Así como los terremotos nos ayudan a estudiar el interior de la Tierra, los Starquakes revelan lo que se encuentra debajo de la superficie de una estrella. Cada estrella “canta” una melodía, con frecuencias determinadas por su estructura interna y propiedades físicas.
Las estrellas más grandes producen vibraciones más profundas y lentas, mientras que las estrellas más pequeñas vibran en lanzamientos más altos. Y ninguna estrella reproduce solo una nota: cada una resuena con un espectro completo de sonido desde su interior.
Una firma sorprendente
Entre las firmas de frecuencia clave está el llamado espaciado pequeño, un grupo de frecuencias resonantes bastante juntas. En estrellas más jóvenes, como el sol, esta firma puede proporcionar pistas sobre cuánto hidrógeno todavía le ha quedado la estrella en su núcleo.
En los gigantes rojos, la situación es diferente. Estas estrellas más antiguas han usado todo el hidrógeno en sus núcleos, que ahora son inertes.
Sin embargo, la fusión de hidrógeno continúa en una concha que rodea el núcleo. Se asumió durante mucho tiempo que los pequeños espacios en tales estrellas ofrecían poca información nueva.
Una nota estancada
Cuando medimos los pequeños espacios de las estrellas en M67, nos sorprendió ver que revelaron cambios en las regiones de fusión internas de la estrella.
A medida que la capa de quema de hidrógeno se espesó, los espacios aumentaron. Cuando el caparazón se movió hacia adentro, se encogieron.
Luego encontramos algo más inesperado: en una determinada etapa, los pequeños espacios se estancaron. Era como un récord de omitir una nota.
Descubrimos que este estancamiento aparece durante una etapa específica en la vida de una estrella gigante, cuando su sobre exterior, la capa de “hervir” que transporta calor, se vuelve tan profundo que constituye alrededor del 80% de la masa de la estrella. En este punto, el límite interno de la envoltura llega a una región altamente sensible de la estrella.
Este límite es extremadamente turbulento, y la velocidad del sonido cambia abruptamente a través de él, y ese cambio empinado afecta cómo las ondas de sonido viajan a través de la estrella. También encontramos que la frecuencia de estancamiento está determinada de manera distintiva por la composición de masa y química de la estrella.
Esto nos da una nueva forma de identificar estrellas en esta fase y estimar sus edades con una precisión mejorada.
La historia de la galaxia
Las estrellas son como registros fósiles. Llevan la huella de los entornos en los que se formaron, y estudiarlos nos permite juntar la historia de nuestra galaxia.
La Vía Láctea ha crecido fusionándose con galaxias más pequeñas, formando estrellas en diferentes momentos en diferentes regiones. Las mejores estimaciones de edad en toda la galaxia nos ayudan a reconstruir esta historia con mayor detalle.
Clusters como M67 también proporcionan un vistazo al futuro de nuestro propio sol, ofreciendo información sobre los cambios que experimentará durante más de miles de millones de años.
Este descubrimiento nos brinda una nueva herramienta, y una nueva razón para volver a visitar los datos que ya tenemos. Con años de observaciones sísmicas de toda la Vía Láctea, ahora podemos volver a esas estrellas y “escuchar” nuevamente, esta vez sabiendo qué escuchar.
Claudia ReyesFellow Postdoctoral, Escuela de Investigación de Astronomía y Astrofísica, Universidad Nacional de Australia
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