Luces de navidad estelares II

Feliz año nuevo, amantes de la ciencia y del tocino! Otra vuelta más que damos alrededor del sol; ya pasaron las celebraciones y nuestro blog vuelve con la dosis semanal de ciencia... y retomamos lo que quedo pendiente el año pasado, sé que todos están expectantes. Hoy hablaremos de estrellas variables del tipo RR Lyrae, o como las nombré en el post anterior, ahogada en espíritu de celebracion: Luces de navidad.

Cielo variable y las computadoras de Harvard

Las variabilidad estelar se define como cualquier cambio en el brillo aparente de la estrella. Esta variación puede ser debida a cambios intrínsecos en la estructura de la estrella que hacen que “pulse”, o a cambios en la cantidad de luz que recibimos de la estrella en la Tierra (similar al caso de los tránsitos planetarios). Dentro del grupo de las estrellas que pulsan hay diferentes tipos, caracterizados por su brillo, su periodo de variación, etc. Los periodos pueden ir desde algunas horas hasta varios años.

Un tipo especial son las llamadas estrellas variables RR Lyrae. Su nombre se debe a la estrella RR Lyrae, en la constelación de Lira, cuya variación fue descubierta por Wilhelmina Fleming en 1901. Wilhelmina pertenecía a un grupo llamado las “calculadoras de Harvard”. A fines del siglo XIX, Edward Pickering, director del observatorio de Harvard, decidió contratar a un grupo de mujeres para que analizaran los datos astronómicos de las placas fotográficas. Las ventajas de tener a un grupo de mujeres trabajando eran por partida doble: las mujeres eran más meticulosas al analizar los datos (que en la época consistía en comparar “al ojo” miles de placas y espectros para poder hacer clasificaciones) y al mismo tiempo, eran una mano de obra barata. Wilhelmina era, de hecho, su criada. Ella junto con otras mujeres como Annie Cannon y Henrietta Leavitt, crearon catálogos de clasificación de estrellas y e hicieron importantes aportes, como crearon el sistema de clasificación de espectros usado hasta hoy.

Y así, la gran Wilhelmina, en su trabajo cuidadoso mirando placas, descubrió que la estrella RR Lyrae aumentaba su brillo considerablemente, en un periodo de medio día.

Wilhelmina la grande
Fuente: Wikipedia

Computadoras de Harvard en acción
Fuente: Wikipedia

Estrellas pulsantes

Las estrellas tipo RR Lyrae son estrellas evolucionadas. Esto quiere decir que ya pasaron la primera etapa de la evolución estelar, en la cual las estrellas queman Hidrógeno en su núcleo, y avanzaron en su evolución ahora quemando Helio, aunque siguen quemando Hidrógeno en una capa alrededor del núcleo. Además, las propiedades físicas de la estrella cumplen unas condiciones físicas específicas (temperatura y luminosidad) para que se produzca la pulsación. Esta pulsación ocurre porque la luz que emite la estrella en su núcleo esta parcialmente bloqueada para salir, lo que produce un aumento en la presión y temperatura en la estrella, que “empuja” hacia afuera y la estrella se expande. Pero este efecto es rápidamente contrarrestado por la gravedad, para que la estrella vuelva a su estabilidad, lo que hace que la estrella se contraiga. Y el ciclo se repite. Como reloj.

Arbolito de Navidad en el cúmulo globular M3
Fuente: APOD

Faros en el cielo

Una de las características más especiales de las RR Lyrae es que todas tienen  aproximadamente el mismo brillo absoluto. Esto quiere decir que el brillo intrínseco que emiten es siempre el mismo. Esa característica  se debe a que estas estrellas tienen aproximadamente la misma masa y edad. Por otra parte, cuando observamos desde la Tierra vemos que cada RR Lyrae tiene un brillo aparente distinto. Esto se produce porque aunque todas emitan la misma luz, hay unas que están más lejos que otras y por eso las veremos más débiles (1).  Esto significa que, sabiendo los brillos aparentes y absolutos, podemos conocer la distancia a la estrella. Y si están ubicadas en sistemas como cúmulos globulares, donde típicamente se encuentran en la Vía Láctea, podemos trazar la estructura de la Galaxia. Además, las RR Lyrae son objetos relativamente brillantes, lo que permite medir distancias a otros sistemas dentro del Grupo Local (nuestra vecindad en el universo), como las nubes de Magallanes o la galaxia de Andrómeda.

Un proyecto actual que usa RR Lyrae para trazar mapas de la Vía Láctea es el proyecto Vista Variable in the Vía Láctea, o VVV. Este proyecto, concebido por astrónomos en instituciones chilenas, usa el telescopio Vista en Paranal para tomar series de imágenes en la dirección del centro de nuestra galaxia, donde hay tanto polvo, que la luz visible no pasa, y tenemos que obervarlo en otras longitudes de onda. Por supuesto, la técnica para comparar el brillo en estas miles de imágenes ha avanzado desde los tiempos de Wilhelmina, pero el principio sigue siendo la comparación del brillo. Este mapa 3D y el estudio de la estructura ayudará a los astrónomos a comprender cómo se formó nuestra galaxia.

(1) Para entender mejor el concepto de brillo aparente y brillo absoluto, pensemos en dos ampolletas de 100 Watts. Una esta a una distancia de 4 metros delante de nosotros, y la otra esta a 50 metros. A pesar que ambas iluminan igual, la que está más lejos la veremos más debil. El brillo absoluto se define entonces como el brillo que tienen las estrellas si estuvieran a la misma distancia, y el brillo aparente es el brillo con el que las percibimos en la Tierra.