Los astrónomos de la Universidad de Cambridge han desarrollado un nuevo método altamente preciso para medir las distancias entre las estrellas, que podría usarse para medir el tamaño de la galaxia, permitiendo una mayor comprensión de cómo evolucionó.
Utilizando una técnica que busca 'gemelos' estelares, los investigadores han podido medir distancias entre estrellas con mucha mayor precisión de la que es posible usando métodos típicos dependientes del modelo. La técnica podría ser un complemento valioso para el satélite Gaia -que está creando un mapa tridimensional del cielo durante cinco años, y podría ayudar a comprender los procesos astrofísicos fundamentales en el trabajo en los confines de nuestra galaxia. Los detalles de la nueva técnica se publican en el Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society .
"Determinar distancias es un problema clave en astronomía, porque a menos que sepamos qué tan lejos está una estrella o grupo de estrellas, es imposible saber el tamaño de la galaxia o entender cómo se formó y evolucionó", dijo la Dra. Paula JofrePfeil, del Instituto de Astronomía de Cambridge, autor principal del artículo: "Cada vez que hacemos una medición precisa de la distancia, damos un paso más en la escala de distancia cósmica".
La mejor manera de medir directamente la distancia de una estrella es mediante un efecto conocido como paralaje, que es el desplazamiento aparente de un objeto cuando se ve a lo largo de dos líneas de visión diferentes, por ejemplo, si extiende la mano frente a ustedy míralo con el ojo izquierdo cerrado y luego con el ojo derecho cerrado, parecerá que tu mano se mueve contra el fondo. El mismo efecto se puede usar para calcular la distancia a las estrellas, midiendo el movimiento aparente de una estrella cercana en comparacióna estrellas de fondo más distantes. Al medir el ángulo de inclinación entre las dos observaciones, los astrónomos pueden usar el paralaje para determinar la distancia a una estrella en particular.
Sin embargo, el método de paralaje solo se puede aplicar para estrellas que están razonablemente cerca de nosotros, ya que más allá de las distancias de 1600 años luz, los ángulos de inclinación son demasiado pequeños para ser medidos por el satélite Hipparcos, un precursor de Gaia. En consecuencia,de los 100 mil millones de estrellas en la Vía Láctea, tenemos mediciones precisas de solo 100,000.
Gaia podrá medir los ángulos de inclinación con mucha mayor precisión que nunca antes, para estrellas a una distancia de hasta 30,000 años luz. Los científicos pronto tendrán mediciones de distancia precisas para los mil millones de estrellas que Gaia está mapeando, pero eso sigue siendosolo el uno por ciento de las estrellas en la Vía Láctea.
Para estrellas aún más distantes, los astrónomos aún necesitarán confiar en modelos que miren la temperatura de la estrella, la gravedad de la superficie y la composición química, y usar la información del espectro resultante, junto con un modelo evolutivo, para inferir su brillo intrínseco ypara determinar su distancia. Sin embargo, estos modelos pueden estar apagados hasta en un 30 por ciento. "Usar un modelo también significa usar una serie de suposiciones simplificadoras, como por ejemplo suponer que las estrellas no giran, lo que por supuesto que sí".dijo el Dr. Thomas Mädler, uno de los coautores del estudio: "Por lo tanto, las distancias estelares obtenidas por tales métodos indirectos deben tomarse con una pizca de sal".
Los investigadores de Cambridge han desarrollado un método novedoso para determinar las distancias entre estrellas confiando en 'gemelos' estelares: dos estrellas con espectros idénticos. Utilizando un conjunto de alrededor de 600 estrellas para las cuales hay espectros de alta resolución disponibles, los investigadores encontraron 175 paresde gemelos. Para cada conjunto de gemelos, una medición de paralaje estaba disponible para una de las estrellas.
Los investigadores encontraron que la diferencia de las distancias de las estrellas gemelas está directamente relacionada con la diferencia en su brillo aparente en el cielo, lo que significa que las distancias se pueden medir con precisión sin tener que depender de modelos. Su método mostró solo un ocho por cientodiferencia con las mediciones de paralaje conocidas, y la precisión no disminuye al medir estrellas más distantes.
"Es una idea extraordinariamente simple, tan simple que es difícil creer que nadie lo haya pensado antes", dijo Jofre Pfeil. "Cuanto más lejos está una estrella, más débil se ve en el cielo, y así si dos estrellastienen espectros idénticos, podemos usar la diferencia de brillo para calcular la distancia "
Dado que un espectro utilizado para una sola estrella contiene hasta 280,000 puntos de datos, comparar espectros completos para diferentes estrellas consumiría tiempo y datos, por lo que los investigadores eligieron solo 400 líneas espectrales para hacer sus comparaciones. Estas líneas particulares sonaquellos que brindan la información más distintiva sobre la estrella, similar a comparar fotografías de individuos y observar una sola característica definitoria para distinguirlas.
El siguiente paso para los investigadores es compilar un 'catálogo' de estrellas para las cuales hay distancias precisas disponibles, y luego buscar gemelos entre otros catálogos estelares para los que no hay distancias disponibles. Si bien solo mirar las estrellas que tienen gemelos restringe elDe alguna manera, gracias a la nueva generación de telescopios de alta potencia, hay espectros de alta resolución disponibles para millones de estrellas. Con telescopios aún más potentes en desarrollo, los espectros pronto estarán disponibles para estrellas que están más allá del alcance de Gaia, por lo queLos investigadores dicen que su método es un poderoso complemento para Gaia.
"Este método proporciona una forma robusta de extender la escala de distancia cósmica crucialmente importante de una nueva manera especial", dijo el profesor Gerry Gilmore, investigador principal para la participación del Reino Unido en la misión Gaia. "Tiene la promesa de volverse extremadamente importanteya que se están construyendo nuevos telescopios muy grandes, lo que permite las observaciones detalladas necesarias de estrellas a grandes distancias en galaxias lejos de nuestra Vía Láctea, basándose en nuestros estudios detallados locales de Gaia ".
La investigación fue financiada por el Consejo Europeo de Investigación.
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