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» » Comparando estrellas 'gemelas' para saber distancias de estrellas lejanas

Referencia: PHYS.org, 4 de septiembre 2015
"Using stellar 'twins' to reach the outer limits of the galaxy"
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Astrónomos de la Universidad de Cambridge han desarrollado un nuevo método, de alta precisión para la medición de las distancias entre las estrellas, que podría utilizarse para medir el tamaño de la galaxia, lo que permite una mayor comprensión de cómo evolucionó.

Dos estrellas 'gemelas' con idénticos espectros observadas por el Telescopio de La Silla. Dado que se sabe que una estrella está a 40 parsecs de distancia, la diferencia entre sus brillos aparentes permite el cálculo de distancia de la segunda estrella. Crédito: Carolina Jofré

Usando una técnica que busca 'gemelos' estelares, los investigadores han sido capaces de medir distancias entre estrellas con mucha más precisión de lo que es posible utilizando los métodos usuales. La técnica convertirse en un valioso complemento del satélite Gaia --que está creando un mapa tridimensional del cielo s cinco años vista--, y podría ayudar en la comprensión de los procesos fundamentales de astrofísica de trabajo por los confines de nuestra galaxia. Los detalles de la nueva técnica se publican en Monthly Notices de la Royal Astronomical Society.

"La determinación de distancias es un problema clave de la astronomía, porque si no sabemos a qué distancia está una estrella o un grupo de ellas resulta imposible saber el tamaño de la galaxia o entender cómo se formó y evolucionó", explicaba el Dr. Paula Jofre Pfeil de Instituto de Cambridge de la Astronomía, autora principal del artículo. "Cada vez que hacemos una medición de distancia exacta, tomamos un paso más en la escala de distancias cósmicas."

La mejor manera de medir directamente la distancia de una estrella es por un efecto conocido como paralaje, que es el desplazamiento aparente de un objeto cuando se observa a lo largo de dos líneas diferentes de visión, por ejemplo, si mantienes tu mano delante y miras con tu ojo izquierdo cerrado y luego con el ojo derecho cerrado, parecerá que la mano se mueve contra el fondo. El mismo efecto se puede utilizar al calcular la distancia de las estrellas, midiendo el movimiento aparente de una estrella cercana en comparación con las más distantes estrellas de fondo. Al medir el ángulo de inclinación entre las dos observaciones, los astrónomos pueden utilizar el paralaje para determinar la distancia de una estrella particular.

Sin embargo, el método de paralaje sólo puede aplicarse para las estrellas que están razonablemente cerca de nosotros, ya que más allá de una distancia de 1.600 años luz, los ángulos de inclinación son demasiado pequeños para ser medido por el satélite Hipparcos, un precursor de Gaia. En consecuencia, de los 100 mil millones de estrellas de la Vía Láctea, tenemos mediciones precisas de tan sólo 100.000.

Gaia será capaz de medir los ángulos de inclinación con mucha más precisión que nunca, al menos de las estrellas hasta 30.000 años luz de distancia. Los científicos pronto tendrán mediciones precisas de distancia para las mil millones de estrellas que Gaia está cartografiando; sin embargo, eso es tan sólo un uno por ciento de las estrellas en la Vía Láctea.

Para estrellas aún más distantes, los astrónomos todavía dependen de los modelos basados en la temperatura, la gravedad de superficie y la composición química, y usar la información del espectro resultante, junto con un modelo evolutivo, para inferir su brillo intrínseco y determinar su distancia. Sin embargo, estos modelos son fiables hasta en un 30 por ciento. "El uso de un modelo también significa usar una serie de supuestos simplificadores, por ejemplo asumir que las estrellas no rotan, y por supuesto, esto no es así", señaló el Dr. Thomas Mädler, uno de los co-autores del estudio. "Por lo tanto las distancias estelares obtenidas por dichos métodos indirectos deben tomarse precaución."

Los investigadores de Cambridge han desarrollado un nuevo método para determinar las distancias entre las estrellas apoyándose en 'gemelos' estelares: dos estrellas con espectros idénticos. Mediante un conjunto de alrededor de 600 estrellas para el que están disponibles espectros de alta resolución, los investigadores encontraron 175 pares de gemelas. Para cada par de gemelas, estaba disponible una medición de paralaje para una de las estrellas.

Los investigadores encontraron que la diferencia de las distancias de las estrellas gemelas está directamente relacionada con la diferencia en su brillo aparente en el cielo, lo que significa que las distancias se pueden medir con precisión sin tener que depender de modelos. Su método mostró sólo una diferencia de un ocho por ciento a las mediciones conocidas de paralaje, y su precisión no disminuye cuando se miden estrellas más distantes.

"La idea es muy simple, tan simple que es difícil creer que nadie lo pensara antes", dijo Jofre Pfeil. "Cuanto más lejos está una estrella, más débil aparece en el cielo, y si dos estrellas tienen espectros idénticos, podemos utilizar la diferencia de brillo para calcular la distancia."

En espectro utilizado para una sola estrella contiene unos 280.000 puntos de datos, comparar los espectros de cada una de las estrellas consumiría demasiado tiempo y de proceso de datos, por lo que los investigadores eligieron solamente 400 líneas espectrales para hacer sus comparaciones. Estas líneas particulares son los que dan la información más destacada de una estrella, es similar a la comparación de fotografías de individuos y mirar una única característica definitoria para distinguirlos.

El siguiente paso es compilar un «catálogo» de estrellas cuyas distancias exactas estén disponibles, luego buscar las gemelas entre otros catálogos estelares donde no estén disponibles. Mientras que sólo mirar las estrellas que tienen gemelas restringe un tanto el método, gracias a la nueva generación de telescopios de alta potencia, los espectros de alta resolución están disponibles para millones de estrellas. Con los telescopios más potentes en fase de desarrollo, pronto estarán disponibles los espectros de estrellas que están más allá incluso del alcance de Gaia, por lo que los investigadores dicen que su método es un poderoso complemento de Gaia.

"Este método proporciona una forma robusta de ampliar esta escala de crucial importancia de la distancia cósmica de una nueva especial manera", adujo el profesor Gerry Gilmore, investigador principal de la participación del Reino Unido en la misión Gaia. "Promete llegar a ser muy importante cuando los nuevos grandes telescopios están disponibles, permitiendo las necesarias observaciones detalladas de estrellas de las galaxias lejanas de nuestra Vía Láctea, desde nuestros estudios detallados locales de Gaia".

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Más información: Climbing the cosmic ladder with stellar twins, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2015.
Fuente: Universidad de Cambridge.

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