Los astrónomos han detectado patrones de pulsación escurridizos en docenas de estrellas jóvenes que giran rápidamente gracias a los datos del Satélite de Estudio de Exoplanetas en Tránsito de la NASA TESS. El descubrimiento revolucionará la capacidad de los científicos para estudiar detalles como las edades, tamaños y composiciones de estas estrellas.- Todos los miembros de una clase llamada así por el prototipo, la estrella brillante Delta Scuti.
"Las estrellas Delta Scuti pulsan claramente de maneras interesantes, pero los patrones de esas pulsaciones hasta ahora han desafiado la comprensión", dijo Tim Bedding, profesor de astronomía en la Universidad de Sydney. "Para usar una analogía musical, muchas estrellas pulsan a lo largo deacordes simples, pero las estrellas Delta Scuti son complejas, con notas que parecen estar mezcladas. TESS nos ha demostrado que eso no es cierto para todas ellas ".
Un artículo que describe los hallazgos, dirigido por Bedding, aparece en la edición del 14 de mayo de la revista Naturaleza y ahora está disponible en línea.
Los geólogos que estudian las ondas sísmicas de los terremotos descubrieron la estructura interna de la Tierra a partir de la forma en que las reverberaciones cambiaron la velocidad y la dirección a medida que viajaban por ella. Los astrónomos aplican el mismo principio para estudiar el interior de las estrellas a través de sus pulsaciones, un campo llamado asteroseismología.
Las ondas de sonido viajan a través del interior de una estrella a velocidades que cambian con la profundidad, y todas se combinan en patrones de pulsación en la superficie de la estrella. Los astrónomos pueden detectar estos patrones como pequeñas fluctuaciones en el brillo y usarlos para determinar la edad, temperatura y composición de la estrella, estructura interna y otras propiedades.
Las estrellas Delta Scuti tienen entre 1,5 y 2,5 veces la masa del Sol. Reciben su nombre de Delta Scuti, una estrella visible para el ojo humano en la constelación del sur Scutum que se identificó por primera vez como variable en 1900. Desde entonces, los astrónomos han identificadomiles más como Delta Scuti, muchos con el telescopio espacial Kepler de la NASA, otra misión de búsqueda de planetas que funcionó de 2009 a 2018.
Pero los científicos han tenido problemas para interpretar las pulsaciones Delta Scuti. Estas estrellas generalmente giran una o dos veces al día, al menos una docena de veces más rápido que el Sol. La rotación rápida aplana las estrellas en sus polos y mezcla los patrones de pulsación, haciéndolas máscomplicado y difícil de descifrar.
Para determinar si existe un orden en las pulsaciones aparentemente caóticas de las estrellas Delta Scuti, los astrónomos necesitaban observar un gran conjunto de estrellas varias veces con un muestreo rápido. TESS monitorea grandes franjas del cielo durante 27 días a la vez, tomando una imagen completa cada30 minutos con cada una de sus cuatro cámaras. Esta estrategia de observación permite que TESS rastree los cambios en el brillo estelar causados por los planetas que pasan frente a sus estrellas, que es su misión principal, pero las exposiciones de media hora son demasiado largas para captar los patrones deestrellas Delta Scuti que pulsan más rápidamente. Esos cambios pueden ocurrir en minutos.
Pero TESS también captura instantáneas de unos pocos miles de estrellas preseleccionadas, incluidas algunas estrellas Delta Scuti, cada dos minutos. Cuando Bedding y sus colegas comenzaron a clasificar las mediciones, encontraron un subconjunto de estrellas Delta Scuti con pulsaciones regularesUna vez que supieron qué buscar, buscaron otros ejemplos en los datos de Kepler, que utilizaron una estrategia de observación similar. También realizaron observaciones de seguimiento con telescopios terrestres, incluido uno en el Observatorio WM Keck en Hawai ydos en la red global del Observatorio Las Cumbres. En total, identificaron un lote de 60 estrellas Delta Scuti con patrones claros.
"Esto realmente es un gran avance. Ahora tenemos una serie regular de pulsaciones para estas estrellas que podemos entender y comparar con los modelos", dijo el coautor Simon Murphy, investigador postdoctoral en la Universidad de Sydney. "permítanos medir estas estrellas usando la asteroseismología de una manera que nunca hemos podido hacer. Pero también nos muestra que esto es solo un trampolín en nuestra comprensión de las estrellas Delta Scuti ".
Las pulsaciones en el grupo Delta Scuti de buen comportamiento se dividen en dos categorías principales, ambas causadas por la energía almacenada y liberada en la estrella. Algunas ocurren a medida que la estrella entera se expande y contrae simétricamente. Otras ocurren como hemisferios opuestos alternativamente expandiéndose y contrayéndose.El equipo de Bedding dedujo las alteraciones al estudiar las fluctuaciones de brillo de cada estrella.
Los datos ya han ayudado a resolver un debate sobre la edad de una estrella, llamada HD 31901, miembro de una corriente de estrellas descubierta recientemente que orbita dentro de nuestra galaxia. Los científicos establecieron la edad de la corriente general en mil millones de años, segúnla edad de un gigante rojo que sospechaban pertenecía al mismo grupo. Una estimación posterior, basada en los períodos de rotación de otros miembros de la corriente estelar, sugirió una edad de solo unos 120 millones de años. El equipo de Bedding utilizó las observaciones de TESS para crear unmodelo asteroseísmico de HD 31901 que admite la edad más joven.
"Las estrellas Delta Scuti han sido objetivos frustrantes debido a sus complicadas oscilaciones, por lo que este es un descubrimiento muy emocionante", dijo Sarbani Basu, profesor de astronomía en la Universidad de Yale en New Haven, Connecticut, que estudia asteroseismología pero no participó enel estudio "Ser capaz de encontrar patrones simples e identificar los modos de oscilación está cambiando el juego. Dado que este subconjunto de estrellas permite análisis sísmicos normales, finalmente podremos caracterizarlos adecuadamente".
El equipo cree que su conjunto de 60 estrellas tiene patrones claros porque son más jóvenes que otras estrellas Delta Scuti, ya que recientemente se establecieron para producir toda su energía a través de la fusión nuclear en sus núcleos. Las pulsaciones ocurren más rápidamente en las estrellas en ciernesA medida que las estrellas envejecen, la frecuencia de las pulsaciones disminuye y se mezclan con otras señales.
Otro factor puede ser el ángulo de visión de TESS. Los cálculos teóricos predicen que los patrones de pulsación de una estrella giratoria deberían ser más simples cuando su polo giratorio se enfrenta a nosotros en lugar de su ecuador. El conjunto de datos TESS del equipo incluyó alrededor de 1,000 estrellas Delta Scuti, lo que significa que algunos deellos, por casualidad, deben verse cerca del poste.
Los científicos continuarán desarrollando sus modelos a medida que TESS comience a tomar imágenes completas cada 10 minutos en lugar de cada media hora en julio. Bedding dijo que la nueva estrategia de observación ayudará a capturar las pulsaciones de aún más estrellas Delta Scuti.
"Sabíamos cuando diseñamos TESS que, además de encontrar muchos exoplanetas nuevos y emocionantes, el satélite también avanzaría en el campo de la asteroseismología", dijo el investigador principal de TESS, George Ricker, del Instituto Kavli de Astrofísica e Investigación Espacial de Massachusetts Institute of Technologyen Cambridge ". La misión ya ha encontrado un nuevo tipo de estrella que pulsa en un solo lado y ha descubierto nuevos hechos sobre estrellas conocidas. A medida que completamos la misión inicial de dos años y comenzamos la misión extendida, estamos buscandoadelante a una gran cantidad de nuevos descubrimientos estelares que TESS hará "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por NASA / Centro de vuelo espacial Goddard . Original escrito por Jeanette Kazmierczak. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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