El telescopio espacial Gaia ayuda a los astrónomos a obtener imágenes de objetos ocultos alrededor de estrellas brillantes
Los científicos han fotografiado ocho objetos débiles que acompañan a estrellas muy brillantes dentro del catálogo de datos de Gaia, incluidas las llamadas «estrellas fallidas», también conocidas como enanas marrones.
Las estrellas y sus compañeras fueron identificadas originalmente entre los millones de estrellas del catálogo de Gaia. Se consideraron ideales para investigaciones de seguimiento utilizando el instrumento terrestre GRAVITY, un avanzado interferómetro de infrarrojo cercano ubicado en el Very Large Telescope (VLT) en la cima del Cerro Paranal en Chile. Combinando luz infrarroja de múltiples telescopios, un proceso llamado interferometría, GRAVITY ya ha logrado la primera observación directa de un planeta extrasolar o “exoplaneta”.
Como seguimiento de las observaciones de Gaia, GRAVITY observó directamente señales ópticas de sus compañeras alrededor de las ocho estrellas brillantes, siete de las cuales eran objetos teóricos que aún no habían sido descubiertos.
Tres de los objetos acompañantes son estrellas pequeñas y débiles y los otros cinco son enanas marrones. Estos últimos tienen forma de estrella y tienen más masa que los planetas gigantes gaseosos, pero no tienen masa suficiente para catalizar la fusión de hidrógeno con helio en sus núcleos como lo hacen las estrellas de secuencia principal. De ahí su apodo de «estrellas fallidas».
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Una de las enanas marrones, observada por GRAVITY, orbita su estrella madre a una distancia aproximadamente igual a la distancia entre la Tierra y el Sol. Esta es la primera vez que una de estas estrellas fallidas se ve directamente cerca de su estrella anfitriona.
«Hemos demostrado que es posible capturar una imagen de un compañero débil, incluso cuando orbita cerca de su brillante anfitrión», dijo el líder del equipo y científico del Observatorio Europeo Austral (ESO), Thomas Winterhalder. Dijo en un comunicado. «Este logro resalta la notable sinergia entre Gaia y GRAVITY. Sólo Gaia puede identificar sistemas tan estrechos que albergan una estrella y una compañera ‘oculta’, y GRAVITY puede entonces tomar la imagen de un objeto más pequeño y más débil con una resolución sin precedentes».
Luciérnaga en un faro
La observación directa de objetos tenues como estrellas pequeñas y débiles o enanas marrones alrededor de estrellas brillantes no es fácil. De hecho, detectar sus señales luminosas es como ver la luz de una luciérnaga posada en un faro. Es comprensible que cualquier intento de fotografiar la luz de una luciérnaga quede ahogado por la luz más brillante de un faro, y lo mismo ocurre con las estrellas brillantes y sus compañeras más débiles.
Si bien Gaia no puede detectar directamente a las débiles compañeras de estas estrellas, el telescopio espacial pudo inferir su presencia. Esto se debe a que cuando una enana marrón, o una estrella joven en general, orbita alrededor de una estrella más grande y más brillante, su gravedad atrae a la estrella madre y esto provoca una «bamboleo» en el movimiento de la estrella más grande y más brillante.
A medida que esta estrella «oscila» alejándose de la Tierra (y de Gaia), la longitud de onda de la luz se estira, desplazándola hacia el extremo rojo del espectro electromagnético. Por el contrario, cuando oscila hacia la Tierra, las longitudes de onda de la luz se acortan, desplazándola hacia el extremo azul del espectro electromagnético.
El efecto del corrimiento al rojo y al azul es similar al efecto Doppler, un fenómeno que afecta las ondas sonoras en la Tierra. Por ejemplo, cuando una ambulancia se acerca a usted con su sirena sonando, las ondas sonoras se comprimen y la sirena tiene un tono más alto, similar a un cambio de azul. Cuando pasa una ambulancia, las longitudes de onda del sonido se alargan y la sirena tiene un tono bajo, como el corrimiento al rojo de la luz de una estrella a medida que se aleja.
El efecto del corrimiento al rojo y al azul es pequeño, pero Gaia es lo suficientemente sensible como para detectarlo. Las jóvenes compañeras de estas estrellas en la muestra de Gaia se encuentran en ángulos de separación tan pequeños como las estrellas brillantes originales de unas pocas decenas de miliarsec, que es aproximadamente del tamaño de una moneda de veinticinco centavos cuando se ve desde una distancia de aproximadamente 62 millas (100 km).
«En nuestras observaciones, los datos de Gaia actúan como una especie de señal», explicó Thomas. «La porción del cielo que podemos ver con GRAVITY es muy pequeña, por lo que necesitamos saber dónde mirar, las incomparables y precisas mediciones de Gaia de los movimientos y posiciones de las estrellas son esenciales para apuntar nuestro instrumento en la dirección correcta en el cielo».
La colaboración entre Gaia y GRAVITY ayudó al equipo a ir más allá de simplemente descubrir a estos compañeros. Los dos conjuntos de datos también permitieron al equipo separar las masas de las estrellas y las masas de sus compañeras. Además, medir las diferencias en las longitudes de onda de la luz de las estrellas y los objetos que las acompañan, así como combinar esta información con las estimaciones de masa mencionadas anteriormente, permitió al equipo concluir Siglos De los compañeros.
Esto reveló que las enanas marrones eran menos luminosas de lo esperado a partir de las edades y masas observadas, lo que significa que estos mismos objetos podrían orbitar a otros compañeros más pequeños e incluso débiles, tal vez incluso exolunas esquivas.
El poder del equipo Gaia-GRAVITY significa que los científicos pronto podrán utilizar estos dos instrumentos para obtener imágenes de compañeros más pequeños alrededor de estrellas brillantes, es decir, exoplanetas.
“La capacidad de extraer pequeños movimientos de pares cercanos en el cielo es una característica única de la misión Gaia. El próximo catálogo, que estará disponible como parte de la cuarta publicación de datos (DR4), contendrá una colección de objetos aún más rica. «Este resultado abre nuevos horizontes en la búsqueda de planetas en nuestra galaxia y nos promete vislumbrar nuevos mundos distantes», dijo Johannes Sahlmann, científico de Gaia de la Agencia Espacial Europea (ESA).
Fue la investigación del equipo. publicado Publicado el 10 de junio en la revista Astronomy & Astrophysics.
