Los astrónomos han sondeado por primera vez los campos magnéticos en las misteriosas regiones internas de las estrellas, descubriendo que están fuertemente magnetizadas.
Usando una técnica llamada asteroseismología, los científicos pudieron calcular las intensidades del campo magnético en los corazones alimentados por fusión de docenas de gigantes rojas, estrellas que son versiones evolucionadas de nuestro sol.
"Del mismo modo que el ultrasonido médico usa ondas sonoras para obtener imágenes del interior del cuerpo humano, la asteroseismología usa ondas sonoras generadas por la turbulencia en la superficie de las estrellas para sondear sus propiedades internas", dice el investigador postdoctoral de Caltech Jim Fuller, quiendirigió un nuevo estudio que detalla la investigación.
Los hallazgos, publicados en la edición del 23 de octubre de ciencia , ayudará a los astrónomos a comprender mejor la vida y la muerte de las estrellas. Los campos magnéticos probablemente determinen las tasas de rotación interior de las estrellas; tales tasas tienen efectos dramáticos sobre cómo evolucionan las estrellas.
Hasta ahora, los astrónomos han podido estudiar los campos magnéticos de las estrellas solo en sus superficies, y han tenido que usar modelos de supercomputadora para simular los campos cercanos a los núcleos, donde tiene lugar el proceso de fusión nuclear. "Todavía no lo hacemos"No sé cómo se ve el centro de nuestro propio sol ", dice Fuller.
Los gigantes rojos tienen una composición física diferente de las llamadas estrellas de secuencia principal como nuestro sol, una que los hace ideales para la asteroseismología un campo que nació en Caltech en 1962, cuando el fallecido físico y astrónomo Robert Leighton descubriólas oscilaciones solares usando los telescopios solares en el Monte Wilson. Los núcleos de las estrellas gigantes rojas son mucho más densos que los de las estrellas más jóvenes. Como consecuencia, las ondas de sonido no se reflejan en los núcleos, como lo hacen en estrellas como nuestro sol.En cambio, las ondas de sonido se transforman en otra clase de ondas, llamadas ondas de gravedad.
"Resulta que las ondas de gravedad que vemos en los gigantes rojos se propagan hasta el centro de estas estrellas", dice el coautor principal Matteo Cantiello, especialista en astrofísica estelar del Instituto Kavli de Teoría de UC Santa BarbaraFísica KITP.
Esta conversión de ondas de sonido a ondas de gravedad tiene consecuencias importantes para los pequeños cambios de forma u oscilaciones que sufren los gigantes rojos. "Dependiendo de su tamaño y estructura interna, las estrellas oscilan en diferentes patrones", dice Fuller. En una forma depatrón de oscilación, conocido como el modo dipolo, un hemisferio de la estrella se vuelve más brillante mientras que el otro se atenúa. Los astrónomos observan estas oscilaciones en una estrella midiendo cómo varía su luz con el tiempo.
Cuando los campos magnéticos fuertes están presentes en el núcleo de una estrella, los campos pueden interrumpir la propagación de las ondas de gravedad, haciendo que algunas de las ondas pierdan energía y queden atrapadas dentro del núcleo. Fuller y sus coautores han acuñado el término "efecto de invernadero magnético""para describir este fenómeno porque funciona de manera similar al efecto invernadero en la Tierra, en el cual los gases de efecto invernadero en la atmósfera ayudan a atrapar el calor del sol. La captura de ondas de gravedad dentro de un gigante rojo hace que parte de la energía de la oscilación de la estrella seaperdido, y el resultado es un modo dipolo más pequeño de lo esperado.
En 2013, el telescopio espacial Kepler de la NASA, que puede medir variaciones de brillo estelar con una precisión increíblemente alta, detectó la amortiguación en modo dipolo en varios gigantes rojos. Dennis Stello, astrónomo de la Universidad de Sydney, llamó la atención sobre los datos de KeplerFuller y Cantiello. Trabajando en colaboración con el director de KITP, Lars Bildsten y Rafael García, de la Comisión de Energías Alternativas y Energía Atómica de Francia, los científicos mostraron que el efecto invernadero magnético era la explicación más probable para la amortiguación en modo dipolo en los gigantes rojos. Sus cálculos revelaronque los campos magnéticos internos de los gigantes rojos eran hasta 10 millones de veces más fuertes que el campo magnético de la Tierra.
"Esto es emocionante, ya que los campos magnéticos internos juegan un papel importante para la evolución y el destino final de las estrellas", dice el profesor de Astrofísica Teórica, Sterl Phinney, oficial ejecutivo de astronomía de Caltech, que no participó en el estudio.
Una mejor comprensión de los campos magnéticos interiores de las estrellas también podría ayudar a resolver un debate sobre el origen de los poderosos campos magnéticos en las superficies de ciertas estrellas de neutrones y enanas blancas, dos clases de cadáveres estelares que se forman cuando mueren las estrellas.
"Los campos magnéticos que encuentran en los núcleos gigantes rojos son comparables a los de las enanas blancas fuertemente magnetizadas", dice Phinney. "El hecho de que solo algunos de los gigantes rojos muestran la supresión de dipolos, lo que indica campos centrales fuertes, bien puede estar relacionado con por qué solo algunas estrellas dejan restos con fuertes campos magnéticos después de su muerte ".
La técnica de asteroseismología que el equipo usó para sondear gigantes rojas probablemente no funcionará con nuestro sol ". Sin embargo", dice Fuller, "las oscilaciones estelares son nuestra mejor sonda del interior de las estrellas, por lo que es probable que haya más sorpresas".
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Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de California . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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