Un equipo internacional de astrónomos ha determinado con precisión el radio y la masa de la estrella de combustión de núcleos más pequeña conocida hasta ahora.
Las observaciones se realizaron en marzo de 2004 con el espectrógrafo de fibras múltiples FLAMES en el telescopio Kueyen VLT de 8,2 m en el Observatorio Paranal de ESO (Chile). Forman parte de un gran programa destinado a medir velocidades radiales precisas para sesenta estrellas para las cuales se ha detectado un "descenso" de brillo temporal durante la encuesta OGLE.
Los astrónomos encuentran que la caída que se ve en la curva de luz de la estrella conocida como OGLE-TR-122 es causada por un compañero estelar muy pequeño, que eclipsa a esta estrella solar una vez cada 7.3 días.
Este compañero es 96 veces más pesado que el planeta Júpiter pero solo un 16% más grande. Es la primera vez que las observaciones directas demuestran que las estrellas menos masivas que 1/10 de la masa solar son casi del mismo tamaño que los planetas gigantes. Obviamente, este hecho deberá tenerse en cuenta durante la búsqueda actual de exoplanetas en tránsito.
Además, las observaciones con el Very Large Telescope han llevado al descubrimiento de siete nuevos binarios eclipsantes, que albergan estrellas con masas por debajo de un tercio de la masa del Sol, una verdadera bonanza para los astrónomos.
La encuesta OGLE
Cuando un planeta pasa frente a su estrella madre (como se ve desde la Tierra), bloquea una pequeña fracción de la luz de la estrella desde nuestra vista [1].
Estos "tránsitos planetarios" son de gran interés ya que permiten a los astrónomos medir de manera única la masa y el radio de los exoplanetas. Por lo tanto, se están realizando varias encuestas que intentan encontrar estas firmas débiles de otros mundos.
Uno de estos programas es la encuesta OGLE, que se diseñó originalmente para detectar eventos de microlente al monitorear el brillo de una gran cantidad de estrellas durante intervalos de tiempo prolongados. Durante los últimos años, también ha incluido una búsqueda de "caídas" periódicas y poco profundas en el brillo de las estrellas, causadas por el tránsito regular de pequeños objetos en órbita (estrellas pequeñas, enanas marrones [2] o planetas del tamaño de Júpiter). Desde entonces, el equipo de OGLE ha anunciado 177 "candidatos de tránsito planetario" de su estudio de varios cientos de miles de estrellas en tres campos del cielo sur, uno en dirección al Centro Galáctico, otro dentro de la constelación de Carina y el tercero dentro de las constelaciones Centaurus / Musca.
Sin embargo, la naturaleza del objeto en tránsito solo puede establecerse mediante observaciones posteriores de velocidad radial de la estrella madre. El tamaño de las variaciones de velocidad (la amplitud) está directamente relacionado con la masa del objeto complementario y, por lo tanto, permite la discriminación entre estrellas y planetas como la causa del "descenso" de brillo observado.
Una bonanza de estrellas de baja masa
Un equipo internacional de astrónomos [3] ha utilizado el telescopio Kueyen VLT de 8,2 m para este trabajo. Aprovechando la capacidad multiplex de la instalación FLAMES / UVES que permite obtener espectros de alta resolución de hasta 8 objetos simultáneamente, han observado 60 estrellas candidatas de tránsito OGLE, midiendo sus velocidades radiales con una precisión de aproximadamente 50 m / s [ 4].
Este ambicioso programa ha resultado hasta ahora en el descubrimiento de cinco nuevos exoplanetas en tránsito (ver, por ejemplo, ESO PR 11/04 para el anuncio de dos de ellos).
La mayoría de los otros candidatos de tránsito identificados por OGLE han resultado ser binarios eclipsantes, es decir, en la mayoría de los casos comunes, estrellas pequeñas y de baja masa que pasan frente a una estrella similar a la solar. Esta riqueza adicional de datos sobre estrellas pequeñas y ligeras es una verdadera bonanza para los astrónomos.
Restringir la relación entre masa y radio
Las estrellas de baja masa son objetos excepcionalmente interesantes, también porque las condiciones físicas en sus interiores tienen mucho en común con las de los planetas gigantes, como Júpiter en nuestro sistema solar. Además, una determinación de los tamaños de las estrellas más pequeñas proporciona información indirecta y crucial sobre el comportamiento de la materia en condiciones extremas [5].
Hasta hace poco, se habían hecho muy pocas observaciones y se sabía poco sobre las estrellas de baja masa. En este momento, los valores exactos de los radios se conocen solo para cuatro estrellas con masas inferiores a un tercio de la masa del Sol (véase ESO PR 22/02 para mediciones realizadas con el interferómetro del telescopio muy grande) y ninguno en absoluto para masas por debajo de un octavo de una masa solar.
Esta situación ahora está cambiando dramáticamente. De hecho, las observaciones con el Very Large Telescope han conducido hasta ahora al descubrimiento de siete nuevos binarios eclipsantes, que albergan estrellas con masas por debajo de un tercio de la masa del Sol.
Este nuevo conjunto de observaciones casi triplica el número de estrellas de baja masa para las que se conocen radios y masas precisos. Y aún mejor: ¡una de estas estrellas ahora resulta ser la más pequeña conocida!
Estrellas del tamaño de un planeta
El nuevo gnomo estelar es el compañero de OGLE-TR-122, una estrella bastante remota en la galaxia de la Vía Láctea, vista en dirección a la constelación del sur Carina.
El programa OGLE reveló que el OGLE-TR-122 experimenta una disminución de brillo del 1.5 por ciento una vez cada 7 días, 6 horas y 27 minutos, y cada vez dura un poco más de 3 horas (aproximadamente 188 minutos). Las mediciones LLAMAS / UVES, realizadas durante 6 noches en marzo de 2004, revelan variaciones de velocidad radial de este período con una amplitud de aproximadamente 20 km / s. Esta es la clara firma de una estrella de muy baja masa, cerca del límite de combustión de hidrógeno, orbitando OGLE-TR-122. Este compañero recibió el nombre OGLE-TR-122b.
Como explica François Bouchy, del Observatoire Astronomique Marseille Provence (Francia): “En combinación con la información recopilada por OGLE, nuestros datos espectroscópicos ahora nos permiten determinar la naturaleza de la estrella más masiva del sistema, que parece ser solar. me gusta".
Esta información se puede utilizar para determinar la masa y el radio del compañero mucho más pequeño OGLE-TR-122b. De hecho, la profundidad (disminución del brillo) del tránsito da una estimación directa de la relación entre los radios de las dos estrellas, y la órbita espectroscópica proporciona un valor único de la masa del compañero, una vez que se conoce la masa de la estrella más grande .
Los astrónomos descubren que OGLE-TR-122b pesa un undécimo de la masa del Sol y tiene un diámetro que es solo un octavo del solar. Por lo tanto, aunque la estrella sigue siendo 96 veces más masiva que Júpiter, ¡es solo un 16% más grande que este planeta gigante!
Una estrella densa
"Imagine que agrega 95 veces su propia masa a Júpiter y, sin embargo, termina con una estrella que es solo un poco más grande", sugiere Claudio Melo de ESO y miembro del equipo de astrónomos que realizó el estudio. "El objeto simplemente se encoge para dejar espacio para la materia adicional, volviéndose cada vez más denso".
La densidad de tal estrella es más de 50 veces la densidad del Sol.
"Este resultado muestra la existencia de estrellas que se parecen mucho a los planetas, incluso desde cerca", enfatiza Frederic Pont del Observatorio de Ginebra (Suiza). "¿No es extraño imaginar que incluso si recibiéramos imágenes de una futura sonda espacial que se acercara a un objeto así a corta distancia, no sería fácil discernir si es una estrella o un planeta?"
Como todas las estrellas, OGLE-TR-122b produce de hecho energía en su interior mediante reacciones nucleares. Sin embargo, debido a su baja masa, esta producción de energía interna es muy pequeña, especialmente en comparación con la energía producida por su estrella compañera similar a la solar.
No menos sorprendente es el hecho de que los exoplanetas que orbitan muy cerca de su estrella anfitriona, los llamados "Júpiter calientes", tienen radios que pueden ser más grandes que la estrella recién encontrada. El radio del exoplaneta HD209458b, por ejemplo, es aproximadamente un 30% mayor que el de Júpiter. ¡Por lo tanto, es sustancialmente más grande que OGLE-TR-122b!
Enmascarados
Este descubrimiento también tiene profundas implicaciones para la búsqueda continua de exoplanetas. Estas observaciones demuestran claramente que algunos objetos estelares pueden producir exactamente las mismas señales fotométricas (cambios de brillo) que los planetas en tránsito como Júpiter [6]. Además, el presente estudio ha demostrado que tales estrellas no son raras.
Las estrellas como OGLE-TR-122b, por lo tanto, se disfrazan entre exoplanetas gigantes y se requiere un cuidado extremo para diferenciarlas de sus primos planetarios. Descubrir estrellas tan pequeñas solo se puede hacer con mediciones espectrales de seguimiento de alta resolución con los telescopios más grandes. ¡Hay más trabajo por delante para el Very Large Telescope!
Más información
La información contenida en este comunicado de prensa se basa en un artículo de investigación que aparecerá pronto como una Carta al Editor en la principal revista de investigación "Astronomía y Astrofísica" ("Una estrella en tránsito del tamaño de un planeta alrededor de OGLE-TR-122" por F. Pont y col.). El documento está disponible en formato PDF en el sitio web de A&A.
Notas
[1]: las enanas marrones, o "estrellas fallidas", son objetos que son hasta 75 veces más masivos que Júpiter. Son demasiado pequeños para que los principales procesos de fusión nuclear se hayan encendido en su interior.
[2]: El radio de un planeta del tamaño de Júpiter es aproximadamente 10 veces más pequeño que el de una estrella de tipo solar, es decir, cubre aproximadamente 1/100 de la superficie de esa estrella y, por lo tanto, bloquea aproximadamente el 1% de la luz estelar. durante el tránsito
[3]: El equipo está formado por Frédéric Pont, Michel Mayor, Didier Queloz y St? Phane Udry del Observatorio de Ginebra en Suiza, Claudio Melo de ESO-Chile, François Bouchy en el Observatoire Astronomique Marseille Provence en Francia y Nuno Santos del Observatorio Astronómico de Lisboa, Portugal.
[4]: Esto equivale a medir una velocidad de 180 km / h. En comparación, el movimiento del Sol inducido por Júpiter es de aproximadamente 13 m / so 47 km / h. Este movimiento es proporcional a la masa del planeta e inversamente proporcional a la raíz cuadrada de su distancia de la estrella.
[5]: Para una estrella normal como el Sol, cuya materia se comporta como un gas perfecto, el tamaño estelar es proporcional a la masa. Sin embargo, para las estrellas de baja masa, los efectos cuánticos se vuelven importantes y la materia estelar se "degenera", resistiendo la compresión mucho más que un gas perfecto. Para objetos con una masa inferior a 75 veces la masa de Júpiter, es decir, enanas marrones, la materia está completamente degenerada y su tamaño no depende de la masa.
[6]: Tenga en cuenta que un objeto en tránsito distante - estrella o planeta - siempre producirá una "caída" de brillo, por muy brillante que sea. Antes y después del tránsito, el brillo registrado es igual a la suma del brillo de la estrella central y la del objeto en órbita. Durante el tránsito, el brillo registrado es esta suma menos la luz emitida por esa parte de la estrella central que está oscurecida.
Fuente original: Comunicado de prensa de ESO
