Estudio incorpora mayor precisión en la medición de las estrellas cefeidas
Por: Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL).
14 de junio de 2024
RS Puppis, una de las estrellas variables cefeidas más luminosas, se ilumina y atenúa rítmicamente durante un ciclo de seis semanas. Crédito de la imagen: NASA, ESA, Hubble Heritage Team (STScI/AURA)-Hubble/Europe Collaboration.
Las "cefeidas clásicas" son un tipo de estrella pulsante que se ilumina y se atenúa rítmicamente con el tiempo. Estas pulsaciones ayudan a los astrónomos a medir grandes distancias en el espacio, lo que convierte a las cefeidas en "velas estándar" cruciales que nos ayudan a comprender el tamaño y la escala de nuestro Universo. A pesar de su importancia, estudiar las cefeidas es un desafío, sus pulsaciones y posibles interacciones con estrellas compañeras crean patrones complejos que son difíciles de medir con precisión.
Los diferentes instrumentos y métodos utilizados a lo largo de los años han generado datos inconsistentes, lo que complica nuestra comprensión de estas estrellas. “El seguimiento de las pulsaciones de las Cefeidas con velocimetría de alta definición nos proporciona información sobre la estructura de estas estrellas y cómo evolucionan”, afirma Richard I. Anderson, astrofísico de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL). En particular, las mediciones de la velocidad a la que las estrellas se expanden y contraen a lo largo de la línea de visión (las llamadas velocidades radiales) proporcionan una contrapartida crucial para las mediciones precisas del brillo desde el espacio.
Sin embargo, ha habido una necesidad urgente de mediciones de alta calidad de velocidades radiales porque son complejas de recolectar y porque pocos instrumentos son capaces de recolectarlas, por este motivo nace el proyecto VELOcities of CEpheids (VELOCE), una gran colaboración que durante 12 años ha recopilado más de 18.000 mediciones de alta precisión de 258 velocidades radiales de Cefeidas utilizando espectrógrafos avanzados entre 2010 y 2022. Su investigación se publica en la prestigiosa revista de investigación Astronomy & Astrophysics.
“Este conjunto de datos servirá como ancla para vincular las observaciones de cefeidas desde diferentes telescopios a lo largo del tiempo y, con suerte, inspirará más estudios por parte de la comunidad”, dice Anderson. VELOCE es el fruto de una colaboración entre EPFL, la Universidad de Ginebra y KU Leuven, se basa en observaciones del telescopio suizo Euler en Chile y del telescopio flamenco Mercator en La Palma. Anderson inició el proyecto VELOCE durante su doctorado en la Universidad de Ginebra, lo continuó como postdoctorado en Estados Unidos y Alemania, y ahora lo completó en la EPFL.
Otro de los coautores del estudio, Giordano Viviani (estudiante doctoral de la EPFL), afirma: “La maravillosa precisión y estabilidad a largo plazo de las mediciones han permitido obtener nuevos e interesantes conocimientos sobre cómo pulsan las cefeidas”. Para obtener mediciones tan precisas, los investigadores de VELOCE utilizaron dos espectrógrafos de alta resolución, que separan y miden longitudes de onda en la radiación electromagnética: HERMES en el hemisferio norte y CORALIE en el hemisferio sur. Fuera de VELOCE, CORALIE es famosa por encontrar exoplanetas y HERMES es un caballo de batalla de la astrofísica estelar.
Los dos espectrógrafos detectaron pequeños cambios en la luz de las Cefeidas, mediante efecto Doppler, indicando sus movimientos. Los investigadores utilizaron técnicas avanzadas para garantizar que sus mediciones fueran estables y precisas, corrigiendo cualquier deriva instrumental y cambio atmosférico. El estudio también identificó 77 estrellas cefeidas que forman parte de sistemas binarios (dos estrellas que orbitan entre sí) y encontró 14 candidatas más, que formaran parte de otro estudio derivado.
El proyecto VELOCE descubrió varios detalles fascinantes sobre las estrellas Cefeidas. Por ejemplo, los datos de VELOCE proporcionan la visión más detallada hasta el momento de la progresión de Hertzsprung (un patrón en las pulsaciones de las estrellas) que muestra protuberancias de doble pico que no se conocían anteriormente y proporcionarán pistas para comprender mejor la estructura de las Cefeidas en comparación con los modelos teóricos de estrellas pulsantes.
Estas variaciones no son consistentes con los modelos teóricos de pulsación utilizados tradicionalmente para describir las cefeidas. “Esto sugiere que dentro de estas estrellas ocurren procesos más complejos, como interacciones entre diferentes capas de la estrella o señales de pulsación adicionales (no radiales) que pueden presentar una oportunidad para determinar la estructura de las estrellas Cefeidas mediante astrosismología”, dice Henryka Netzel, también coautora del estudio y afiliada a EPFL.
“Comprender la naturaleza y la física de las cefeidas es importante porque nos informan sobre cómo evolucionan las estrellas en general y porque dependemos de ellas para determinar las distancias y la tasa de expansión del Universo, además, VELOCE proporciona las mejores comprobaciones cruzadas disponibles para mediciones similares pero menos precisas de la misión Gaia de la ESA, que eventualmente llevará a cabo el estudio más grande de mediciones de velocidad radial de Cefeidas”, indica Anderson.
Fuente:
https://phys.org/news/2024-06-high-precision-cepheids.html