Las estrellas no solo brillan, son zumban con vibraciones ocultas.
Al igual que los terremotos, las ondas de gas en la superficie de una estrella, denominadas terremotos estelares, ofrecen pistas sobre lo que se encuentra debajo. Y ahora, los científicos han encontrado una nueva forma de sondear estos temblores en los sobres convectivos de las estrellas, las capas exteriores turbulentas de un cuerpo estelar donde se eleva el gas caliente, se enfría y se hunden en un ciclo de transferencia de energía.
“Los terremotos estelares ocurren en la mayoría de las estrellas que tienen una capa externa burbujeante, como una olla de agua hirviendo”, Claudia Reyes, quien era un doctorado. Un estudiante de la Universidad de Nueva Gales del Sur cuando se realizó la investigación, dijo Space.com. “Estas burbujas de gas caliente se elevan y explotan en la superficie, enviando ondas a través de toda la estrella que hacen que vibre de manera particular: estos son [known as] Oscilaciones acústicas que podemos detectar buscando variaciones sutiles en su brillo “.
Así como las ondas sísmicas ayudan a los científicos a estudiar TierraEl interior, estos terremotos estelares ofrecen una forma de inferir la estructura interna de una estrella.
“Cada [star] tiene sus propias frecuencias resonantes, predeterminadas por su estructura interna y propiedades físicas “, dijo Reyes, quien ahora es miembro postdoctoral en la Universidad Nacional de Australia.” Las estrellas más grandes producen vibraciones más profundas y lentas, mientras que las estrellas más pequeñas vibran en lanzamientos más altos “.
Una clave para decodificar estas vibraciones es lo que se conoce como “espaciado de pequeña frecuencia”. Al analizar esta característica, los científicos pueden estimar cuánto combustible de hidrógeno una estrella menos evolucionada, como la solposee, ya que es la fusión de átomos de hidrógeno en helio bajo la intensa gravedad que se encuentra en el núcleo de una estrella que impulsa el ciclo de vida de una estrella.
“Nuestro estudio se centra en usar esta firma de frecuencia para aprender sobre estrellas gigantes, [those further along in their life cycle] que el sol “, dijo Reyes.
Las estrellas evolucionan más de miles de millones de años (nuestro propio sol tiene aproximadamente 4.600 millones de años y está a la mitad de su ciclo de vida, y por lo tanto estudiar cómo cambian con el tiempo es un desafío. “No podemos seguir a una estrella para ver cómo ‘envejece'”, dijo Reyes.
Sin embargo, lo que los científicos pueden hacer son los grupos de estrellas de estudio, que son grupos de estrellas que se formaron juntas y comparten la misma edad y composición. “Debido a que las estrellas más masivas evolucionan más rápido que las estrellas menos masivas, al mirar un grupo de estrellas de clúster, podemos ver una secuencia evolutiva amplia frente a nuestros ojos”, explicó Reyes.
Reyes y su equipo midieron los terremotos estelares en 27 estrellas del clúster abierto Messier 67 (M67), un grupo poco limitado de más de 500 estrellas. Uno de los grupos abiertos más antiguos conocidos, M67 tiene una edad similar a la del Sol y contiene alrededor de 100 estrellas similares al sol, junto con muchas gigantes rojas y enanos blancos.
“M67 [was of interest because it] tiene una composición química muy similar a nuestro propio sol, y tiene muchas estrellas en la fase gigante. Esto se debe a que nuestros modelos generalmente están muy bien calibrados al sol, es la composición química que entendemos mejor “, dijo Reyes.” Con este estudio pudimos investigar la física fundamental que se produce profundamente en los interiores de estas estrellas, en estas condiciones extremas. Es importante para nosotros construir modelos de evolución en los que podamos confiar, para que podamos predecir lo que sucede no solo al sol, sino también a otras estrellas a medida que envejecen “.
El equipo analizó pequeñas variaciones en las intensidades de luz de las estrellas, dando lugar a espectros de frecuencia que muestran las oscilaciones.
“Encontramos que, en general, las estrellas más grandes (más evolucionadas) producen vibraciones más lentas, mientras que las estrellas más pequeñas (menos evolucionadas) vibran en lanzamientos más altos, como se esperaba”, dijo Reyes … “Sin embargo, había un punto de menos a más evolucionado, hubo un punto en que las vibraciones dejaron de cambiar y seguían repitiendo la misma nota”.
Este fue un hallazgo inesperado de las firmas de frecuencia de las estrellas que estudió el equipo. “Descubrimos que esta ‘frecuencia de estancamiento’ está determinada de manera distintiva por la composición de masa y química de la estrella”, dijo Reyes. “Por lo tanto, hemos encontrado una nueva herramienta de diagnóstico para estimar sus masas y edades con una precisión mejorada”.
El equipo descubrió que la frecuencia de estancamiento observada se correlaciona con el límite inferior del sobre convectivo de las estrellas.
“Esto ocurre en una etapa específica en la vida de un gigante rojo”, dijo Reyes. “Cuando su sobre convectiva se profundiza para abarcar alrededor del 80% de la masa de la estrella y su límite inferior alcanza una parte sensible en el interior de la estrella. En este límite inferior, la velocidad del sonido cambia bruscamente, lo que afecta cómo viajan las ondas de sonido”.
Comparando estos resultados con modelos estelares que predicen las frecuencias de estancamiento observadas ayudarán a los astrónomos a estimar mejor las masas y edades de las estrellas en nuestra galaxia y más allá.
“Las estrellas son como registros fósiles que llevan información sobre los entornos en los que se formaron”, agregó Reyes. “Al estudiarlos, los astrónomos pueden reconstruir la historia de nuestra galaxia. Las mejores estimaciones de edad en toda la galaxia nos ayudan a reconstruir esta historia con mayor detalle”.