Resumen: (08 Mar 2005) Un equipo internacional de astrónomos ha determinado con precisión el radio y la masa de la estrella de núcleo ardiente más pequeña conocida hasta ahora. Es la primera vez que las observaciones directas demuestran que las estrellas menos masivas del 1/10 de la masa solar son aproximadamente del mismo tamaño que los planetas gigantes.





basado en un informe del ESO

Concepción artística del sistema estelar HD70642. Crédito: animación de John Rowe

Un equipo internacional de astrónomos ha determinado con precisión el radio y la masa de la estrella más pequeña de núcleo ardiente conocida hasta ahora.

Las observaciones se llevaron a cabo en Marzo de 2004 con el FLAMES, espectrógrafo multi-fibras en el telescopio VLT Kueyen de 8,2 m, situado en el Observatorio de ESO de Paranal (Chile). Forman parte de un gran programa dirigido a la medición precisa de las velocidades radiales para sesenta estrellas en las cuales se ha detectado una “disminución” temporal de luminosidad durante la búsqueda OGLE [Experimento Óptico de Magnificación Gravitacional].

Los astrónomos hallaron que la disminución observada en la curva de luz de la estrella conocida como OGLE-TR-122 es debida a una compañera estelar muy pequeña, que eclipsa esta estrella similar al sol cada 7,3 días.

La compañera es 96 veces más pesada que el planeta Júpiter pero sólo un 16% mayor. Es la primera vez que las observaciones directas demuestran que las estrellas con masa menor del 1/10 del Sol son de tamaño similar a los planetas gigantes. Este hecho obviamente habrá de tenerse en cuenta durante la actual búsqueda de exoplanetas en tránsito.

Además, las observaciones con el Telescopio Muy Grande (VLT) han permitido descubrir siete nuevas binarias eclipsantes, cuyas estrellas huéspedes tienen masas por debajo un tercio de la masa del Sol, un verdadero filón para los astrónomos.

La Búsqueda OGLE

Escena de una luna orbitando el planeta extra-solar en órbita alrededor de la estrella HD70642. Crédito: David A. Hardy, astroart.org (c) pparc.ac.uk

Cuando un planeta pasa enfrente de su estrella matriz (visto desde la Tierra), bloquea una pequeña fracción de la luz estelar desde nuestro punto de visión.
Estos “tránsitos planetarios” son de gran interés ya que permiten a los astrónomos medir de forma única la masa y el radio de exoplanetas. Hay varias búsquedas en marcha que pretenden hallar estas minúsculas señales de otros mundos.

Uno de esos programas es la búsqueda OGLE que fue originalmente diseñada para detectar eventos de micromagnificación mediante la observación del brillo de gran número de estrellas por intervalos de tiempo extensos. Durante los últimos años, ha incluido asimismo la búsqueda de “disminuciones” periódicas, muy tenues, en la luminosidad de las estrellas, debidas al tránsito regular de pequeños objetos en órbita (estrellas pequeñas, enanas marrones o planetas del tamaño de Júpiter). El equipo del OGLE desde entonces ha anunciado 177 “candidatos a planetas de tránsito” a partir de su exploración de varios cientos de miles de estrellas en los cielos sureños, unas en la dirección del Centro Galáctico, otras dentro de la constelación Carina y las terceras dentro de las constelaciones Centaurus/Musca.

Por otro lado, la naturaleza de estos objetos en tránsito sólo puede establecerse mediante detalladas observaciones de la velocidad radial de la estrella matriz. El tamaño de las variaciones de velocidad (su amplitud) está directamente relacionado con la masa del objeto compañero y por tanto permite discriminar entre estrellas y planetas como causas de la “disminución” observada en la luminosidad.

Un Filón de Estrellas de Baja Masa

Un equipo internacional de astrónomos ha hecho uso del telescopio VLT Kueyen de 8,2 m para esta tarea. Aprovechando la capacidad multiplexadora de la instalación FLAMES/UVES que permite obtener el espectro en alta resolución de hasta 8 objetos simultáneamente, observaron 60 estrellas de OGLE candidatas a tránsito, midiendo sus velocidades radiales con precisión de unos 50 m/s.

El Observatorio Europeo del Sur en Chile. El Desierto de Atacama se encuentra en el norte de Chile, a unos 1300km (800millas) de Santiago. [Hay lugares de Atacama donde la lluvia no ha sido nunca registrada y toda la valiosa y minuscula precipitación (1cm/0,3pulgadas por año) que hay procede de la niebla.] Crédito: ESO

Este ambicioso programa hasta ahora ha permitido el descubrimiento de cinco nuevos exoplanetas de tránsito.
La mayoría de los otros candidatos de tránsito identificados por OGLE han resultado ser binarias eclipsantes, ésto es, estrellas comunes, aunque pequeñas y de poca masa que pasan enfrente de una estrella similar al Sol. Esta abundancia relativa en datos sobre estrellas pequeñas ha resultado ser un filón para los astrónomos.

Rebajando la Relación Entre Masa y Radio

Las estrellas de baja masa son objetos excepcionalmente interesantes, puesto que las condiciones físicas en sus interiores tienen mucho en común con las de los planetas gigantes, como Júpiter en nuestro sistema solar. Aún más, una determinación de los tamaños de las estrellas más pequeñas proporciona información indirecta y crucial acerca del comportamiento de la materia bajo condiciones extremas.

Hasta ahora, se habían efectuado muy pocas observaciones y era muy poco lo que se sabía acerca de las estrellas de poca masa. Hasta este momento, sólo se conocían los valores exactos de los radios para cuatro estrellas con masas menores de un tercio de la masa solar y ninguno para aquellas de masa por debajo de un octavo de la masa del Sol.

Esta situación ahora está cambiando dramáticamente. En efecto, las observaciones con el Telescopio Muy Grande (VLT) han permitido por el momento descubrir siete nuevas binarias eclipsantes, cuyas estrellas huéspedes tienen masas por debajo de un tercio de la masa del Sol.
Así, éste nuevo conjunto de observaciones casi triplica el número de estrellas de masa reducida para las que radios y masas son conocidos con precisión. E incluso mejor – ¡una de esas estrellas ahora resulta ser la más pequeña conocida!

Estrellas del Tamaño de Planetas

El gnomo estelar recientemente hallado es la compañera de OGLE-TR-122, una estrella algo lejana en la galaxia Vía Láctea, vista en la dirección de la constelación sureña de Carina.

El programa OGLE reveló que OGLE-TR-122 experimenta una reducción de su luminosidad del 1,5% cada 7 días 6 horas y 27 minutos, con una duración justo por encima de las 3 horas (unos 188 min). Las mediciones con el FLAMES/UVES, llevadas a cabo durante 6 noches en Marzo de 2004, revelan variaciones de la velocidad radial durante este periodo con una amplitud cercana a los 20 km/s. Esta es la señal clara de una estrella de masa muy pequeña, cercana al límite del encendido del Hidrógeno, que orbita OGLE-TR-122. Esta compañera recibió el nombre de OGLE-TR-122b.

Disminución en la luminosidad cuando un probable planeta transita en frente de la estrella matriz Crédito: ESO

Como explica François Bouchy del Observatorio Astronómico de Marsella, Provenza (Francia): “Combinados con la información recogida por el OGLE, nuestros datos espectroscópicos nos permiten ahora determinar la naturaleza de la estrella más masiva en el sistema, que aparenta ser similar al Sol”.

Esta información puede usarse para determinar la masa y el radio de la compañera más pequeña OGLE-TR-122b. En efecto, la profundidad (disminución de la luminosidad) del tránsito da una estimación directa del cociente entre los radios de las dos estrellas, y la órbita espectroscópica proporciona un valor único de la masa de la compañera, una vez que se conoce la masa de la estrella principal.

Los astrónomos hallaron que OGLE-TR-122b pesa un onceavo de la masa del Sol y tiene un diámetro que es solo un octavo del solar. Así, aunque la estrella es 96 veces más masiva que Júpiter, es sólo un 16% mayor que el planeta gigante.

Una Estrella Densa

“Imagine que usted añade 95 veces su propia masa a Júpiter y sorprendentemente termina con una estrella que es sólo ligeramente mayor”, sugiere Claudio Melo del ESO y miembro del equipo de astrónomos que ha realizado este estudio. “El objeto apenas se comprime lo justo para hacer sitio a la material adicional, haciéndose más y más denso.”

La densidad de semejante estrella es más de 50 veces la densidad del Sol.

“Este resultado muestra la existencia de estrellas con toda la apariencia de planetas, incluso de cerca”, enfatiza Frederic Pont del Observatorio de Génova (Suiza). “¿No resulta extraño imaginar que incluso si pudiéramos recibir imágenes desde una futura sonda que se aproxime a este objeto a corta distancia, no sería fácil discernir entre si es una estrella o un planeta?”

Como todas las estrellas, OGLE-TR-122b produce sin duda energía en su interior por medio de reacciones nucleares. Sin embargo, debido a su pequeña masa, esta producción de energía interna es muy pequeña, especialmente si la comparamos con la energía producida por su compañera similar al Sol.

No menos chocante es el hecho de que los exoplanetas que están orbitando muy cerca de su estrella matriz, los llamados “Júpiteres calientes”, tienen radios que pueden ser mayores que el de la estrella recientemente hallada. El radio del exoplaneta HD209458b, por ejemplo, es cerca del 30% mayor que el de Júpiter. ¡Esto es substancialmente mayor que el de OGLE-TR-122b!

Enmascaradores

Este descubrimiento también tiene profundas implicaciones para la búsqueda en curso de exoplanetas. Estas observaciones claramente demuestran que algunos objetos estelares pueden producir precisamente las mismas señales fotométricas (cambios en la luminosidad) que planetas tipo Júpiter en tránsito. Lo que es más, el presente estudio ha mostrado que tales estrellas no son raras.

Las estrellas como OGLE-TR-122b son así enmascaradores de los exoplanetas gigantes y se requiere un cuidado exquisito para diferenciarlos de sus primos planetarios. El descubrimiento de tales estrellas pequeñas solo puede hacerse mediante mediciones espectrales de alta resolución continuadas con los telescopios mayores. Hay más trabajo a la vista para el VLT.