Los astrónomos estudian las estrellas mediante la espectroscopía, que permite analizar la luz que emiten en todos los colores. Un equipo dirigido por
Étienne Artigau, investigador del Instituto Trottier de Investigación sobre Exoplanetas (iREx), ha desarrollado un método que permite extraer del espectro de una estrella la variación de su temperatura, con una precisión de una décima de grado Celsius, en escalas de tiempo variables.
La superficie de una estrella está lejos de ser perfectamente homogénea y su temperatura varía con el tiempo. Un innovador método desarrollado por Étienne Artigau y su equipo permite seguir con una precisión sin precedentes la variación de la temperatura de una estrella.
Crédito: Benoit Gougeon/UdeM
"Siguiendo la temperatura de las estrellas, se puede aprender mucho acerca de ellas: su período de rotación, su actividad estelar, su campo magnético. Este conocimiento íntimo de las estrellas también es esencial para encontrar y estudiar sus planetas", explica el investigador.
En un artículo que próximamente aparecerá en el
Astronomical Journal, se demuestra la eficacia y gran versatilidad de la técnica a través de observaciones de cuatro estrellas muy diferentes realizadas con los telescopios Canada-France-Hawaii y el de 3,6 m en La Silla.
Conocer las estrellas para conocer sus planetas
El equipo primero se interesó en los espectros de las estrellas para mejorar la detección de exoplanetas mediante el método de velocimetría. Este método consiste en medir la ligera oscilación de una estrella provocada por la atracción gravitatoria de un planeta en órbita alrededor de dicha estrella.
Cuanto más se logran detectar pequeñas variaciones en la velocidad de la estrella, más se pueden identificar planetas de baja masa. Étienne Artigau y su equipo han desarrollado una técnica de velocimetría que consiste en explotar todo el espectro de la estrella, y no solo ciertas porciones, como era común, para llegar a detectar planetas tan poco masivos como la Tierra orbitando pequeñas estrellas.
Inspirado por el éxito obtenido con esta técnica, el investigador tuvo la idea de implementar una estrategia similar para determinar no las variaciones de velocidad de las estrellas, sino más bien las de su temperatura.
Esta medición resulta igualmente crucial para el estudio de los exoplanetas, que la mayoría de las veces se observan de manera indirecta, siguiendo de cerca a su estrella. En los últimos años, los astrónomos se han enfrentado a la dificultad de distinguir en sus observaciones lo que corresponde a la estrella de lo que corresponde a sus planetas. Esto se ha convertido en un problema tanto para descubrir exoplanetas con el método de velocimetría como para aprender más sobre su atmósfera con el método de espectroscopía de tránsito.
"Es muy difícil confirmar la presencia de un exoplaneta o estudiar su atmósfera sin conocer con precisión las propiedades de la estrella anfitriona y su variabilidad en el tiempo. Esta nueva técnica nos ofrece una herramienta inestimable para asegurarnos de que el conocimiento que obtenemos sobre los exoplanetas sea sólido y para ir más allá en nuestra caracterización de estos", indica
Charles Cadieux, doctorando en el iREx que contribuyó al estudio.
Una precisión sin igual
La temperatura en la superficie de las estrellas es una propiedad fundamental que los astrónomos desean medir, ya que les permite deducir la luminosidad de estas y su composición química. En el mejor de los casos, la temperatura exacta de una estrella puede conocerse con una precisión de cerca de 20 °C.
Con esta nueva técnica, no se trata tanto de conocer las temperaturas exactas, sino sus
variaciones en el tiempo. Y estas se pueden medir con una precisión notable.
"No sabemos si la estrella está a 5000 o 5020 °C, ¡pero podemos saber si su temperatura ha aumentado o disminuido en un grado o incluso menos! Nadie había logrado esto antes. Determinar este tipo de cambios de temperatura ya es todo un desafío para el cuerpo humano, ¡así que imagina hacerlo para una bola de gas a miles de grados ubicada a decenas de años luz!", se entusiasma Étienne Artigau.
Una nueva técnica eficaz y versátil
Para demostrar que su técnica funciona, los astrónomos usaron observaciones obtenidas con el espectrógrafo SPIRou (telescopio Canada-France-Hawaii) y el espectrógrafo HARPS (telescopio de 3,6 metros del Observatorio Europeo Austral).
En los datos obtenidos por estos dos telescopios de cuatro pequeñas estrellas del vecindario solar, el equipo logra observar claramente cambios de temperatura, que atribuyen en ocasiones a la rotación de las estrellas y en otras a lo que sucede en su superficie o en sus alrededores.
El equipo de astrónomos detectó grandes cambios de temperatura en la estrella AU Microscopii, conocida por ser muy activa, poseer un disco de polvo y tener al menos un planeta que orbita a su alrededor (visible aquí en silueta).
Crédito: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI)
La nueva técnica permite medir grandes variaciones de temperatura. En el caso de la estrella
AU Microscopii, conocida por tener una gran actividad estelar, el equipo registra variaciones de casi 40 °C.
Gracias a esta técnica, se detectan tanto cambios muy rápidos, como los causados por la rotación en unos pocos días de
AU Microscopii o de
Epsilon Eridani, como aquellos que ocurren en una escala mucho más prolongada, una hazaña muy difícil de lograr con telescopios en tierra.
"Podemos medir cambios de unos pocos grados o menos que ocurren en períodos muy largos, como los asociados a la rotación de la
estrella de Barnard, una estrella muy tranquila que gira sobre sí misma en cinco meses", menciona Étienne Artigau. "Para medir esta sutil y lenta variación, ¡tuvimos que recurrir a
Hubble en su momento!"
Fuente: Universidad de Montreal