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Por primera vez se ha logrado fotografiar el disco de una estrella de tamaño parecido al de nuestro Sol... pero no es un disco redondo.

Redactado por Heber Rizzo Baladán
Montevideo, Junio 09, 2007

La imagen obtenida

En un estudio sin precedentes hasta ahora, un grupo de astrónomos ha capturado una imagen de Altair, una de las estrellas más cercanas a nuestro sistema solar y un clásico del cielo de verano boreal.

La estrella Altair, o Alfa Aquilae (representación artística).© Zina Deretsky, NSF (pulsar sobre la imagen para ampliarla)

Si bien en épocas recientes los científicos habían fotografiado algunas estrellas enormes en su fase final como gigantes rojas, esta es la primera vez que se ha podido hacer lo mismo con una estrella relativamente pequeña, de un tamaño un poco mayor que nuestro Sol y que, al igual que nuestro astro central, se encuentra en su fase de fusión de hidrógeno en la secuencia principal.

Dice John Monnier, de la Universidad de Michigan y autor principal del artículo que informó el hallazgo el 31 de mayo en Science Express: “La galaxia se ve afectada por las relativamente escasas pero muy poderosas estrellas calientes que rotan a alta velocidad. Estas estrellas tienen más cosas en común con Altair que con nuestro Sol, y el conocimiento de ella nos permitirá una mejor comprensión sobre cómo operan estas influyentes estrellas diseminadas por toda la Vía Láctea”.

Hasta hace muy poco tiempo, los astrónomos habían podido recoger enormes cantidades de datos sobre las estrellas, pero no habían logrado tomar imágenes de cómo realmente lucen esos astros, ya que aún con los telescopios más grandes, estos objetos se nos aparecen como simples puntos de luz en el cielo.

Sin embargo, el desarrollo de ciertas técnicas interferométricas había permitido obtener imágenes del aspecto real de algunas estrellas muy grandes e hinchadas que ya cerca del final de sus vidas habían entrado en una etapa final conocida como de “gigante roja”. Una de esas gigantes fue la estrella Betelgeuse.

Ahora, utilizando las instalaciones de CHARA, los científicos han podido hacer lo mismo con una estrella mucho más pequeña (apenas un poco mayor que el Sol) y que aún se encuentra quemando comúnmente su hidrógeno en la secuencia principal.

Cuanto más rápidamente rota una estrella, más se abulta y más se oscurece su ecuador. (izq) Modelo de estrella de alta rotación. (der) Imagen interferométrica de Altair capturada por CHARA.© Ming Zhao (Universidad de Michigan) (pulsar sobre la imagen para ampliarla)

Según manifestó Julian Christou, uno de los miembros de la Fundación Nacional de Ciencias (NSF) que supervisó la investigación, “Sin el interferómetro, no tendríamos la capacidad de obtener imágenes tan detalladas aún con la utilización de los telescopios actuales, o incluso con los planificados telescopios de 30 metros. El componente crítico del sistema CHARA es el combinador de haces, que permite combinar la luz de pequeños telescopios individuales, algo que hasta ahora había sido utilizado con éxito con radiotelescopios tales como el Conjunto Muy Grande, cerca de Socorro, Nuevo México”.

Utilizando varios telescopios como un interferómetro (es decir, un sistema multi-telescopios que combina información para crear una imagen como si hubiera sido capturada por un único gran telescopio), los investigadores obtuvieron ondas de luz infrarrojas como si hubieran sido capturadas por un telescopio gigante de 265 por 195 metros, es decir, unas 100 veces el tamaño del espejo del Hubble y con aproximadamente 25 veces su capacidad de resolución.

El sistema CHARA

Monnier formó parte de un equipo internacional de astrónomos que capturó la imagen de Altair utilizando cuatro de los seis telescopios de una instalación en el monte Wilson, California, operada por el Centro de Astronomía de Alta Resolución Angular (CHARA) de la Universidad del Estado de Georgia en Atlanta, con apoyo parcial de la Fundación Nacional de Ciencias (NSF).

Interferómetro simple de larga línea de base.© (pulsar sobre la imagen para ampliarla)

Los telescopios CHARA pudieron realizar esta observación porque estaban equipados con un novísimo sistema que elimina las distorsiones provocadas por la atmósfera terrestre, una tecnología denominada Combinador Infrarrojo Michigan, desarrollado con apoyo de la NSF en la Universidad de Michigan en Ann Arbor. Recientes avances en la tecnología de telecomunicaciones por fibra óptica hicieron que fuera posible la construcción de este combinador.

“Para la investigación en longitudes de onda ópticas o infrarrojas, el conjunto de telescopios CHARA posee la mayor separación entre telescopios, y por lo tanto la mayor capacidad para aproximarse a las estrellas”, agrega Hal McAlister, director de CHARA y profesor de astronomía en la Universidad de Georgia.

El proyecto insignia de CHARA es su conjunto óptico-interferométrico de seis telescopios localizado en Monte Wilson, California. Cada uno de los telescopios del conjunto CHARA posee un espejo recolector de 1 metro de diámetro. Los telescopios están diseminados por la montaña a los efectos de proporcionar una disposición bidimensional que tiene la capacidad de resolución (pero no la capacidad de recolección de luz) de un telescopio único de 300 metros de diámetro.

La luz recogida por los telescopios individuales es enviada a través de tubos de vacío hasta una Instalación de Síntesis de Haz en la cual los seis haces se combinan conjuntamente. Cuando las rutas de los haces individuales son ajustadas con una precisión de menos de un micrón (después de que la luz haya recorrido varios cientos de metros), el conjunto actúa como un único telescopio coherente para los propósitos de lograr una resolución angular excepcionalmente alta.

El Conjunto CHARA es capaz de resolver detalles tan pequeños como 200 microarcosegundos, lo que equivale al tamaño angular de una moneda vista desde una distancia de 15 000 kilómetros. En términos de número y tamaño de sus telescopios individuales, de su capacidad de operar en longitudes de onda visibles y del infrarrojo cercano, y de línea de base más larga de 330 metros, se puede afirmar que el Conjunto CHARA es el instrumento de su clase más poderoso del mundo.

Altair es una de las estrellas más cercanas en nuestro vecindario, ya que se encuentra apenas a unos 15 años luz de distancia, y los investigadores tienen la esperanza de tomar imágenes directas también de Vega, así como de otras estrellas más distantes en el futuro.

“Fotografiar estrellas es sólo el comienzo. A continuación, aplicaremos esta tecnología para fotografiar planetas extrasolares que orbiten estrellas cercanas”, dijo Ming Zhao, un estudiante graduado de astronomía de Michigan quien llevó a cabo el detallado modelaje estelar del estudio.

La estrella Altair

En el informe original, así como en los medios comunes, se informó que Altair era una estrella “similar al Sol”. Pero esa similitud, evidente para los científicos, a veces no es tan clara para los lectores comunes. Veamos entonces sus características.

Localización de Altair en la constelación del Águila.© Wikipedia (pulsar sobre la imagen para ampliarla)

Altair es una “rotadora rápida”, al igual que Vega, una de las socias de Altair (la otra estrella asociada es la súper-gigante Deneb, de giro lento) que conforman el Triángulo de Verano del cielo nocturno.

Gira tan rápidamente (a unos 300 kilómetros por segundo en su ecuador) que su forma ha sido distorsionada: es un 22% más ancha que alta. Las nuevas mediciones telescópicas confirmaron su forma oblonga, aunque mostraron patrones de temperatura ligeramente diferentes a los predichos por los modelos.

Altair, también conocida como Alfa Aquilae (es decir, la estrella más brillante de la constelación del Águila) es la duodécima estrella más luminosa del cielo nocturno, con una magnitud visual de 0,077 y una magnitud absoluta de 2,2. El nombre proviene del árabe “la Voladora”, derivado de una frase en ese idioma que se refiere a ella como “el Águila Voladora”.

Pertenece al tipo espectral A7-IV-V, lo que nos indica que su tamaño está entre el de una enana (como nuestro Sol) y el de una sub-gigante y que su color es azul claro o blanco azulado. Su masa es de 1,7 masas solares, su radio también es de 1,7 radios solares y su temperatura superficial es de unos 8 000 grados Kelvin. Su metalicidad es el doble de la del Sol, realiza una rotación completa en aproximadamente 8 horas y tiene unos mil millones de años de edad.

¿Cuál es, entonces, su similitud con nuestro Sol? Pues sencillamente que, al igual que nuestro astro, se encuentra todavía en la secuencia principal y que su tamaño es solamente un poco mayor.

Las estrellas, cuando nacen después de colapso de una nube de gas y polvo, inician en su núcleo la fusión del hidrógeno, que será el combustible principal de la estrella. Mientras “queman” el hidrógeno, van formando helio que se acumula en su núcleo, y permanecen en la así llamada “secuencia principal” del diagrama Hertzsprung-Russell, etapa en la que pasan la mayor parte de su vida.

Cuando todo el hidrógeno del núcleo ha sido consumido, el helio se va comprimiendo mientras que en las capas más externas el hidrógeno se continúa “quemando” y como consecuencia la estrella se expande y comienza su etapa de gigante roja, abandonando la secuencia principal. El helio acumulado en el núcleo permanecerá inerte (es decir, no entrará en fusión) hasta que la presión de la fuerza gravitatoria haya elevado su temperatura hasta unos 100 millones de grados kelvin.

Diagrama Hertzsprung-Russell© Antoni Salva (pulsar sobre la imagen para ampliarla)

Páginas web relacionadas

-- ¿Cuál es la estrella más grande conocida?

-- Una mirada sobre el destino de la Tierra

-- Interferometría: Una nueva ventana hacia el universo

Fuentes utilizadas

-- National Science Foundation

-- Wikipedia

-- The CHARA Array

-- Clasificación estelar