Los astrónomos han utilizado la visión nítida del telescopio espacial Hubble de la NASA para repetir una prueba centenaria de la teoría general de la relatividad de Einstein. El equipo del Hubble midió la masa de una enana blanca, el remanente quemado de una estrella normal, al vercuánto desvía la luz de una estrella de fondo.
Esta observación representa la primera vez que Hubble ha sido testigo de este tipo de efecto creado por una estrella. Los datos proporcionan una estimación sólida de la masa de la enana blanca y aportan información sobre las teorías de la estructura y composición de la estrella quemada.
Propuesto por primera vez en 1915, la teoría de la relatividad general de Einstein describe cómo los objetos masivos deforman el espacio, lo que sentimos como gravedad. La teoría fue verificada experimentalmente cuatro años después cuando un equipo dirigido por el astrónomo británico Sir Arthur Eddington midió cuánto desvió la gravedad del solimagen de una estrella de fondo cuando su luz rozó el sol durante un eclipse solar, un efecto llamado microlente gravitacional.
Los astrónomos pueden usar este efecto para ver imágenes ampliadas de galaxias distantes o, a una distancia más cercana, para medir pequeños cambios en la posición aparente de una estrella en el cielo. Sin embargo, los investigadores tuvieron que esperar un siglo para construir telescopios lo suficientemente potentes como para detectar estofenómeno de deformación gravitacional causado por una estrella fuera de nuestro sistema solar. La cantidad de desviación es tan pequeña que solo la nitidez del Hubble podría medirla.
Hubble observó a la estrella enana blanca cercana Stein 2051 B cuando pasaba frente a una estrella de fondo. Durante la alineación cercana, la gravedad de la enana blanca inclinó la luz de la estrella distante, haciéndola parecer compensada por aproximadamente 2 miliar segundos de su realposición. Esta desviación es tan pequeña que es equivalente a observar un hormiguero arrastrándose por la superficie de un cuarto desde 1,500 millas de distancia.
Utilizando la medición de la desviación, los astrónomos del Hubble calcularon que la masa de la enana blanca es aproximadamente el 68 por ciento de la masa del sol. Este resultado coincide con las predicciones teóricas.
La técnica abre una ventana a un nuevo método para determinar la masa de una estrella. Normalmente, si una estrella tiene un compañero, los astrónomos pueden determinar su masa midiendo el movimiento orbital del sistema de doble estrella. Aunque Stein 2051 B tiene un compañero, unenana roja brillante, los astrónomos no pueden medir con precisión su masa porque las estrellas están demasiado separadas. Las estrellas están al menos a 5 mil millones de millas de distancia, casi el doble de la distancia actual de Plutón al sol.
"Este método de microlente es una forma muy independiente y directa de determinar la masa de una estrella", explicó la investigadora principal Kailash Sahu del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial STScI en Baltimore, Maryland ". Es como colocar la estrella en una escala: la desviación es análoga al movimiento de la aguja en la escala "
Sahu presentará los hallazgos de su equipo el 7 de junio, en la reunión de la American Astronomical Society en Austin, Texas.
El análisis de Hubble también ayudó a los astrónomos a verificar independientemente la teoría de cómo el radio de una enana blanca está determinado por su masa, una idea propuesta por primera vez en 1935 por el astrónomo indio americano Subrahmanyan Chandrasekhar ". Nuestra medición es una buena confirmación de la teoría de la enana blanca, e incluso nos dice la composición interna de una enana blanca ", dijo el miembro del equipo Howard Bond de la Universidad Estatal de Pensilvania en University Park.
El equipo de Sahu identificó a Stein 2051 B y su estrella de fondo después de analizar datos de más de 5,000 estrellas en un catálogo de estrellas cercanas que parecen moverse rápidamente por el cielo. Las estrellas con un movimiento aparente más alto en el cielo tienen una mayor probabilidad depasando frente a una estrella de fondo distante, donde se puede medir la desviación de la luz.
Después de identificar Stein 2051 B y mapear el campo estelar de fondo, los investigadores utilizaron la cámara 3 de campo ancho de Hubble para observar a la enana blanca siete veces diferentes durante un período de dos años a medida que pasaba la estrella de fondo seleccionada.
Las observaciones del Hubble fueron desafiantes y consumieron mucho tiempo. El equipo de investigación tuvo que analizar la velocidad de la enana blanca y la dirección en que se movía para predecir cuándo llegaría a una posición para doblar la luz de las estrellas para que los astrónomos pudieran observar el fenómenocon Hubble.
Los astrónomos también tuvieron que medir la pequeña cantidad de luz estelar desviada. "Stein 2051 B parece 400 veces más brillante que la estrella de fondo distante", dijo el miembro del equipo Jay Anderson de STScI, quien dirigió el análisis para medir con precisión las posiciones de las estrellas enlas imágenes del Hubble ". Así que medir la desviación extremadamente pequeña es como tratar de ver una luciérnaga moverse junto a una bombilla. El movimiento del insecto es muy pequeño y el resplandor de la bombilla hace que sea difícil ver que el insecto se mueve."De hecho, el ligero movimiento es aproximadamente 1,000 veces menor que la medición realizada por Eddington en su experimento de 1919".
Stein 2051 B lleva el nombre de su descubridor, el sacerdote y astrónomo neerlandés católico Johan Stein. Reside a 17 años luz de la Tierra y se estima que tiene unos 2.700 millones de años. La estrella de fondo está a unos 5.000 años luz de distancia.
Los investigadores planean usar Hubble para llevar a cabo un estudio de microlente similar con Proxima Centauri, el vecino estelar más cercano de nuestro sistema solar.
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Materiales proporcionado por Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial STScI . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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