Utilizando un tipo raro de estrellas variables gigantes Cefeidas como marcadores cósmicos, los astrónomos han encontrado una manera de medir distancias a objetos tres veces más lejos en el espacio de lo que era posible anteriormente. Pero los astrónomos han encontrado una forma de utilizar las variables cefeidas de "período ultralargo" (ULP) como balizas para medir distancias de hasta 300 millones de años luz y más.
Las cefeidas clásicas son brillantes, pero más allá de los 100 millones de años luz de la Tierra, su señal se pierde entre otras estrellas brillantes, dijo Jonathan Bird, estudiante de doctorado en astronomía en el estado de Ohio, quien discutió sus hallazgos en la conferencia de la American Astronomical Society el lunes.
Pero los ULP son una clase rara y extra brillante de Cefeidas, que pulsan muy lentamente.
Los astrónomos también han pensado durante mucho tiempo que las cefeidas ULP no evolucionan de la misma manera que otras cefeidas. Sin embargo, en este estudio, los astrónomos encontraron la primera evidencia de una cefeida ULP que evoluciona de la misma manera que una cefeida clásica.
Existen varios métodos para calcular la distancia a las estrellas, y los astrónomos a menudo tienen que combinar métodos para medir indirectamente una distancia. La analogía habitual es una escalera, con cada nuevo método un peldaño más alto por encima de otro. En cada nuevo peldaño de la escala de distancia cósmica, los errores se suman, reduciendo la precisión de la medición general. Por lo tanto, cualquier método que pueda saltarse los peldaños de la escalera es una herramienta preciada para sondear el universo.
Krzysztof Stanek, profesor de astronomía en el estado de Ohio, aplicó una técnica de medición directa en 2006, cuando utilizó la luz que emerge de un sistema estelar binario en la galaxia M33 para medir la distancia a esa galaxia por primera vez. M33 está a 3 millones de años luz de la Tierra.
Esta nueva técnica que usa cefeidas ULP es diferente. Es un método indirecto, pero este estudio inicial sugiere que el método funcionaría para galaxias que están mucho más lejos que M33.
“Descubrimos que las cefeidas de período ultralargo son un indicador de distancia potencialmente poderoso. Creemos que podrían proporcionar las primeras mediciones directas de distancia estelar a las galaxias en el rango de 50-100 megaparsecs (150 millones - 326 millones de años luz) y mucho más allá de eso ”, dijo Stanek.
Debido a que los investigadores generalmente no toman nota de las cefeidas de período ultra largo, hay pocas de ellas en el registro astronómico. Para este estudio, el estudiante de doctorado Stanek, Bird y Ohio State, José Prieto, descubrió 18 cefeidas ULP de la literatura.
Cada uno estaba ubicado en una galaxia cercana, como la Pequeña Nube de Magallanes. Las distancias a estas galaxias cercanas son bien conocidas, por lo que los astrónomos utilizaron ese conocimiento para calibrar la distancia a las cefeidas ULP.
Descubrieron que podían usar las cefeidas ULP para determinar la distancia con un error del 10-20 por ciento, una tasa típica de otros métodos que conforman la escala de distancia cósmica.
"Esperamos reducir ese error a medida que más personas tomen nota de las cefeidas ULP en sus encuestas estelares", dijo Bird. "Lo que hemos demostrado hasta ahora es que el método funciona en principio y los resultados son alentadores".
Bird explicó por qué los astrónomos han ignorado las cefeidas ULP en el pasado.
Las cefeidas de período corto, aquellas que se iluminan y atenúan cada pocos días, son buenos marcadores de distancia en el espacio porque su período está directamente relacionado con su brillo, y los astrónomos pueden usar esa información de brillo para calcular la distancia. Polaris, la Estrella del Norte, es una cefeida bien conocida y clásica.
Pero los astrónomos siempre han pensado que las cefeidas ULP, que se iluminan y se atenúan en el transcurso de unos meses o más, no obedecen esta relación. Son más grandes y brillantes que la típica cefeida. De hecho, son más grandes y brillantes que la mayoría de las estrellas; En este estudio, por ejemplo, las 18 cefeidas ULP variaron en tamaño de 12 a 20 veces la masa de nuestro sol.
El brillo los convierte en buenos marcadores de distancia, dijo Stanek. Las cefeidas típicas son más difíciles de detectar en galaxias distantes, ya que su luz se mezcla con otras estrellas. Las cefeidas ULP son lo suficientemente brillantes como para destacar.
Los astrónomos también han sospechado durante mucho tiempo que las cefeidas ULP no evolucionan de la misma manera que otras cefeidas. En este estudio, sin embargo, el equipo del estado de Ohio encontró la primera evidencia de una cefeida ULP evolucionando como lo hace una cefeida más clásica.
Una cefeida clásica se calentará y enfriará muchas veces durante su vida útil. En el medio, las capas externas de la estrella se vuelven inestables, lo que provoca los cambios en el brillo. Se cree que las cefeidas ULP atraviesan este período de inestabilidad solo una vez, y van en una sola dirección: de más caliente a más fría.
Pero a medida que los astrónomos reunieron datos de diferentes partes de la literatura para este estudio, descubrieron que una de las cefeidas ULP, una estrella en la Pequeña Nube de Magallanes llamada HV829, se está moviendo claramente en la dirección opuesta.
Hace cuarenta años, el HV829 pulsaba cada 87,6 días. Ahora pulsa cada 84.4 días. Otras dos mediciones encontradas en la literatura confirman que el período se ha reducido constantemente en las décadas intermedias, lo que indica que la estrella misma se está reduciendo y se está calentando.
Los astrónomos concluyeron que las cefeidas ULP pueden ayudar a los astrónomos no solo a medir el universo, sino también a aprender más sobre cómo evolucionan las estrellas muy masivas.
Algunos de estos resultados se informaron en el Astrophysical Journal en abril de 2009. Desde que se escribió ese documento, los astrónomos del estado de Ohio han comenzado a utilizar el Gran Telescopio Binocular en Tucson, Arizona, para buscar más cefeidas ULP. Stanek dice que han encontrado algunos buenos candidatos en la galaxia M81, pero esos resultados aún no se han confirmado.
Fuentes: AAS, The Ohio State University
