La “canción” de una estrella: un descubrimiento desafía los modelos actuales de evolución estelar

El vasto universo está repleto de estrellas que, aunque a simple vista parecen ser cuerpos estáticos en el cielo, en realidad vibran. Aunque desconocidas en algunos casos, los astrónomos las pueden “escuchar” con las herramientas adecuadas. De este modo, ofrecen una ventana única al interior de los astros, ya que revelan detalles sobre su estructura, edad y evolución.

Un reciente descubrimiento, posible gracias al Observatorio W. M. Keck, ubicado en Maunakea (Hawái), les permitió a los científicos escuchar por primera vez la “canción” de una estrella fría y cercana, al utilizar tecnologías avanzadas. Este estudio abrió nuevas posibilidades para la investigación estelar y desafió las ideas previas sobre cómo estos cuerpos celestes se desarrollan a lo largo de milenios.

El equipo de expertos utilizó el Keck Planet Finder (KPF), un instrumento de última generación del gran observatorio. Así, los astrónomos pudieron detectar las oscilaciones sutiles de HD 219134, una estrella situada a solo 21 años luz de distancia que es orbitada por 5 planetas.

Esta es la primera vez que se logra obtener una medición asterosísmica de una estrella fría con este nivel de precisión, lo que marca un avance fundamental en el estudio de este tipo de astros, que anteriormente se pensaban demasiado silenciosos para ser analizados de esta manera.

Los resultados del estudio fueron publicados en The Astrophysical Journal, y brindan una nueva perspectiva sobre cómo las estrellas envejecen y cómo se puede medir su evolución con una precisión nunca antes lograda.

La vibración estelar como clave para conocer la estructura interna de las estrellas

La técnica que permitió este descubrimiento es la asteroseismología. Estudia las vibraciones internas de las estrellas, un fenómeno que ocurre debido a la resonancia natural de los cuerpos estelares, similar a cómo los terremotos permiten estudiar el interior de la Tierra. Al analizar estos balanceos, los astrónomos pueden determinar propiedades clave, como su masa, radio y edad.

Aunque inaudibles, las vibraciones pueden ser captadas por instrumentos especializados, como el KPF, que mide el movimiento de la superficie estelar hacia y alejándose del observador.

Yaguang Li, líder del estudio e investigador de la Universidad de Hawái en Mānoa, explicó en un comunicado de la institución educativa: “Las vibraciones de una estrella son como su canción única. Al escuchar esas oscilaciones, podemos determinar con precisión cuán masiva es la estrella, cuán grande es y cuán antigua es”.

Esta comparación con una “canción” resalta la importancia de las frecuencias en las que vibran las estrellas, que permiten a los científicos “escuchar” lo que está sucediendo en su interior.

HD 219134 se mantuvo como un enigma debido a su temperatura relativamente baja y su color anaranjado. Por esto, no había sido posible analizarla con telescopios espaciales como Kepler o TESS, que dependen de las variaciones de brillo para detectar oscilaciones.

Las vibraciones de este astro son tan sutiles que los métodos tradicionales no podían captar estos detalles. Sin embargo, el KPF, con su capacidad para medir pequeñas variaciones en la velocidad radial, logró penetrar detrás del velo de misterio. “El modo de lectura rápida del KPF lo hace perfectamente adecuado para detectar oscilaciones en estrellas frías”, añade Li.

La edad de HD 219134: un enigma temporal

El equipo determinó que la estrella tiene una edad de aproximadamente 10.2 mil millones de años, lo que la convierte en una de las más antiguas cuya edad se pudo calcular mediante astrosismología. Esta cifra es más del doble de la del Sol, lo que implica que HD 219134 está muy avanzada en su ciclo de vida.

Este hallazgo tiene importantes implicaciones para la forma en que se entiende la evolución estelar, especialmente en astros de edades avanzadas. Las estrellas, como HD 219134, rotan cada vez más lento con el tiempo, lo que se utiliza para estimar su edad mediante un proceso denominado girocronología, que se basa en la relación entre la velocidad de rotación y la edad del astro.

Sin embargo, algo curioso ocurre en estos tipos de cuerpos celestes: su desaceleración rotacional parece haberse estancado a medida que envejecen, lo que desafía los modelos existentes de envejecimiento estelar.

Es como un auto que al principio acelera rápidamente, pero pisa el freno despacio y progresivamente pierde velocidad. Asimismo, en las estrellas como HD 219134, la desaceleración de su rotación se detiene, como si el coche dejara de frenar cuando ya debería haberse detenido.

Como concluye Li, “este es como encontrar un diapasón perdido para los relojes estelares. Nos proporciona un punto de referencia para calibrar cómo las estrellas se desaceleran durante miles de millones de años”.

Sorprendentes implicancias del tamaño de la estrella para los modelos estelares

Uno de los descubrimientos más sorprendentes fue el tamaño de HD 219134. A pesar de que otros métodos sugerían un radio más grande, la medición asterosísmica indicó que la estrella es más compacta de lo esperado.

Según los cálculos, el tamaño estimado mediante interferometría, una técnica que mide a partir de la interferencia de las ondas de luz captadas por varios telescopios simultáneamente para obtener una imagen precisa, era aproximadamente un 4% mayor que el resultado obtenido a través de la astrosismología. Esta discrepancia entre los dos valores es desconcertante y plantea nuevos desafíos para la modelización estelar.

El equipo de investigación aún no llegó a una conclusión definitiva sobre la causa de esta diferencia, aunque especulan que podría deberse a efectos atmosféricos no reconocidos, campos magnéticos o problemas más profundos en los modelos estelares. Este hallazgo podría cambiar la forma en que los astrónomos interpretan las mediciones del tamaño estelar en el futuro.

Posibles aplicaciones para la búsqueda de vida en el espacio exterior

Además, este avance abre nuevas perspectivas para la investigación sobre la habitabilidad en otros sistemas estelares. Al obtener mediciones más precisas de las estrellas anfitrionas de exoplanetas, como su edad y características evolutivas, se podrá avanzar en el estudio de planetas en zonas habitables.

Misiones futuras, como el Habitable Worlds Observatory de la NASA, se beneficiarán de esta nueva capacidad para evaluar con mayor exactitud la antigüedad de los astros, un factor clave en la búsqueda de condiciones adecuadas para la vida.