Artículo traducido de Universidad de Cambridge. Autor: Sara Collins.
Astrónomos de la Universidad de Cambridge desarrollarán un nuevo método de alta precisión para medir distancias entre estrellas, que podría usarse para medir el tamaño de la galaxia, permitiendo una mejor comprensión de su evolución.
Usando una técnica que proporciona «borradores» estelares, los investigadores pueden medir distancias entre estrellas con mucha mayor precisión que la que es posible usando métodos típicos dependientes del modelo. La técnica podría ser un complemento valioso para el satélite Gaia, que crea un mapa tridimensional del cerebro durante cinco años, y podría ayudar a comprender dos procesos astrofísicos fundamentales activos en las regiones más externas de nuestra galaxia. Los detalles de la nueva técnica han sido publicados en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
“Determinar distancias es un problema fundamental en astronomía, porque a menos que sepas la longitud de una estrella o un grupo de estrellas, es imposible saber el tamaño de la galaxia o entender cómo se formó y evolucionó”, dice Paula Jofre. Pfeil del Instituto de Astronomía de Cambridge, autor principal del artículo. «Cada vez que hacemos una medición exacta de la distancia, damos un paso más en la escala cósmica de la distancia».
Una mejor manera de medir la distancia de una estrella directamente es a través de un efecto conocido como paralaje, que es el desplazamiento aparente de un objeto cuando se ve a lo largo de dos líneas de visión diferentes; por ejemplo, su mano se levantaría frente a usted y la observaría con su ojo oscuro fechado e, inmediatamente, como su ojo derecho fechado, parecerá que su mano se ha movido contra o puesto a tierra. El mismo efecto se puede utilizar para calcular la distancia de las estrellas, midiendo el movimiento aparente de una estrella cercana en relación con el fondo de estrellas más lejano. Al medir el ángulo de inclinación entre las dos observaciones, los astrónomos pueden usar el paralaje para determinar la distancia a una estrella en particular.
Sin embargo, el método de paralaje solo se puede aplicar a estrellas razonablemente cercanas a nosotros, una vez que más allá de distancias de 1600 años luz, los ángulos de inclinación son demasiado pequeños para ser medidos por el satélite Hipparcos, precursor de Gaia. Por lo tanto, de los 100 000 millones de estrellas de la Vía Láctea, solo tenemos mediciones precisas de 100 000.
Gaia podrá medir los ángulos de inclinación con mucha más precisión que nunca, para estrellas a una distancia de hasta 30.000 años luz. Los científicos pronto tendrán medidas de distancia precisas para mil millones de estrellas que Gaia mapea, pero todavía hay solo el 1% de las estrellas en la Vía Láctea.
Para estrellas aún más distantes, los astrónomos aún necesitarán confiar en modelos que miden la temperatura, la gravedad de la superficie y la composición química de una estrella, y usar la información del espectro resultante, junto con un modelo evolutivo, para deducir si su brillo intrínseco y determinar tu distancia Sin embargo, estos modelos suelen tener un 30% de falha. «Usar un modelo también es usar una serie de suposiciones simplificadoras, como, por ejemplo, saber que las estrellas no giran o que está claro que lo hacen», explica el Dr. Thomas Mädler, dos coautores del estudio. «Por lo tanto, las distancias estelares obtenidas por tales métodos indirectos deben tomarse con cautela».
Investigadores de Cambridge desarrollarán un nuevo método para determinar las distancias entre estrellas basándose en gemelos estelares: dos estrellas con el mismo espectro. Utilizando un conjunto de alrededor de 600 estrellas para las que se dispone de espectros de alta resolución, los investigadores encontrarán 175 pares de gemas. Para cada par de gemelos, se disponía de una medida de paralaje para una de las estrellas.
Los investigadores encontrarán que la diferencia en las distancias de las estrellas gemelas está directamente relacionada con la diferencia en su brillo aparente, o que esto significa que las distancias se pueden medir con precisión, sin tener que depender de modelos. Su método mostró solo una diferencia del 8% con las medidas de paralaje conocidas, y la precisión no disminuye cuando se miden estrellas más distantes.
«Es una idea extremadamente simple, tan simple que es difícil probar que nadie había pensado en ella antes», dijo Jofre Pfeil. «Cuanto más larga es una estrella, menos tenue aparece, por lo que si dos estrellas tienen el mismo espectro, puedes usar la diferencia de brillo para calcular la distancia».
Una vez que un espectro utilizado para una sola estrella contenía 280.000 puntos de datos, comparar todos los espectros de diferentes estrellas requería mucho tiempo. Por lo tanto, los investigadores optaron por usar solo 400 líneas espectrales para hacer sus comparaciones. Estas líneas específicas son las que producen la información más convincente sobre la estrella, similar a la comparación de fotografías de personas que buscan una característica única para diferenciarlas.
El siguiente paso para los investigadores es compilar un «catálogo» de estrellas para las que se dispone de distancias precisas, y luego buscar gemas entre otros catálogos de estrellas para las que no se dispone de distancias. Aunque apenas se ven estrellas que nuestro método restringe un poco, gracias a la nueva generación de telescopios de alta potencia, se dispone de espectros de alta resolución para miles de estrellas. Incluso con telescopios más potentes en desarrollo, los espectros pronto estarán disponibles para estrellas que están más allá del alcance de Gaia, por lo que los investigadores dicen que su método es un complemento poderoso para Gaia.
«Este método proporciona un medio sólido para extender la distancia cósmica crucial de una manera nueva y especial», dice el profesor Gerry Gilmore, investigador principal de la participación del Reino Unido en Missão Gaia. «Promete volverse extremadamente importante a medida que se construyan nuevos telescopios muy grandes, que permitan observaciones detalladas de estrellas a grandes distancias en galaxias alejadas de nuestra Vía Láctea, en base a nuestros estudios locales detallados de Gaia».
La investigación fue financiada por el Consejo Europeo de Investigación.
Referencia:
Jofré, P. y. para. Sube la escalera cósmica con gemelos estelares. Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society (2015). DOI: 10.1093/mnras/stv1724.