sábado, 1 de julio de 2017

Miden la masa de una enana blanca usando el fenómeno de lente gravitatoria

Usan una técnica propuesta por Einstein en 1936 para medir la masa de una enana blanca empleando Relatividad General.

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La Relatividad General (RG) fue confirmada gracias a que en 1919, durante un eclipse de sol, Eddington pudo medir la posición relativa de las estrellas del fondo.
Básicamente la masa del Sol curva el espacio a su alrededor y la luz de las estrellas sigue una geodésica en esa geometría, que es el camino más corto en un espacio curvado. Esto pasa siempre, pero sólo se puede ver durante un eclipse al tapar la Luna el brillante disco solar.
El fenómeno de lente gravitatoria se da para todo objeto astronómico. El caso más espectacular es, posiblemente, el de los cúmulos de galaxias, que, gracias a este fenómeno, evidencian galaxias mucho más lejana que vemos tal y como eran al poco de formarse el Universo y que están mucho más atrás del cúmulo. Pero también se da para otros casos, incluso el fenómeno se puede usar para detectar exoplanetas.
Ahora, un equipo de investigadores liderado por Kailash Sahu (Space Telescope Science Institute, Baltimore) ha usado este efecto para medir la masa de una enana blanca. Las enanas blancas son estrellas compactas que constituyen el estadio final de la evolución de las estrellas de baja masa, cuando ya han eyectado las capas superiores. La masa de este tipo de estrellas se puede deducir de los modelos de evolución estelar, pero las medidas directas son más bien escasas cuando hablamos de estrellas aisladas.
Estos investigadores han usado el telescopio Hubble para medir la posición relativa de una estrella de fondo cuando la enana blanca Stein 2051 B pasaba por delante de ella. El resultado obtenido confirma tanto la RG como los modelos de evolución estelar, por lo que permite intuir cómo es su estructura interna.
Este modo de medir masas estelares fue sugerido por el mismo Einstein en 1936, aunque sabía que alcanzar la precisión necesaria para medirlo era muy difícil, por lo que dijo que posiblemente nunca se usaría.
El efecto en un caso así es tan pequeño que se requiere un telescopio como el Hubble para poderlo medir. En concreto el cambio de posición durante el evento fue de sólo 2 milisegundos de arco. Esto es equivalente a que alguien en Londres lograse ver una hormiga sobre la superficie de una moneda situada a una distancia equivalente a Moscú. Se requiere una precisión en las medias 1000 mejores que las medidas que tomó Eddington en su día.
La masa que han calculado para Stein 2051 B es de 0,675 masas solares, que encaja con las predicciones teóricas.
Las masas de las estrellas se pueden medir en los sistemas dobles gracias a las leyes de Kepler, pero en el caso de estrellas individuales no se puede usar este método. Aunque Stein 2051 B tiene una enana roja como compañera, el método tradicional no se puede usar por estar una de otra demasiado lejos.
El nuevo método de lente gravitatoria proporciona un método independiente de determinar masas de estrellas.
Este estudio también ha permitido confirmar que el radio de una enana blanca está determinado por su masa, algo que fue propuesto en 1935 por Subrahmanyan Chandrasekhar.
Para poder realizar esta medida los astrónomos implicados tuvieron que revisar 5000 estrellas en los catálogos para ver cuáles se movían rápido por el cielo y cuáles podían pasar por encima de otra estrella de fondo.
Comprobaron que Stein 2051 B era una buena candidata. Esta estrella se encuentra a sólo 17 años luz de nosotros y se le estima una edad de 2,7 Ga. La estrella de fondo está a 5000 años luz de distancia a nosotros.
Luego usaron la cámara 3 del Hubble para observar el movimiento de la estrella durante dos años en los que se realizaron siete medidas. Esto les permitió predecir cuándo se daría el fenómeno de lente gravitatoria. Fenómeno que finalmente midieron. La observación no fue sencilla porque Stein 2051 B es 400 veces más brillante que la estrella del fondo.
Pese a todo, no siempre se puede usar esta nueva técnica, pues no es fácil que se dé el alineamiento de estrellas, sobre todo si se trata de alguna estrella en concreto. Aunque es posible que cuando se libere el catálogo de Gaia se puedan encontrar muchos candidatos.
Este mismo grupo de investigadores ya está usando la misma técnica y el Hubble para estudiar a Próxima centauri, que es la estrella más cercana a nosotros.
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