La Dra. Claudia Reyes es la autora principal del estudio publicado en Nature. Durante su doctorado en la Facultad de Física de la UNSW, estudió 27 estrellas en un cúmulo estelar llamado M67. Todas las estrellas de este cúmulo estelar se formaron a partir de la misma nube de gas hace cuatro mil millones de años.
Ella dice que estas estrellas tienen composiciones químicas similares pero masas diferentes, lo que las hace ideales para estudiar su evolución en tiempo real.
“Cuando estudiamos las estrellas en un cúmulo, podemos ver su secuencia completa de evolución individual”, dice la Dra. Reyes.
Ella afirma que, si bien estas estrellas tienen la misma edad, es su masa la que revela la rapidez con la que han evolucionado. Y añade que M67 es un cúmulo muy especial, ya que incluye una amplia gama de estrellas gigantes, desde las subgigantes más pequeñas y menos evolucionadas hasta las gigantes rojas, siendo estas últimas las estrellas más evolucionadas.
El estudio también abre caminos para aprender más sobre cómo actuará nuestra propia estrella, el Sol, a medida que crezca y envejezca. Esto se debe a que «el Sol nació en un cúmulo similar al que estudiamos», afirmó Reyes.
¿Qué pasa con los cúmulos? #
Nunca antes se había logrado observar con tanto detalle un rango evolutivo tan amplio de estrellas dentro de un mismo cúmulo.
“Esta es la primera vez que realmente estudiamos un rango tan amplio de secuencias evolutivas, como lo hemos hecho en este grupo”, dice el coautor, profesor Dennis Stello, también de la Escuela de Física de la UNSW.
“Verificar la edad de una estrella es una de las cosas más difíciles de hacer en astronomía, porque la edad de una estrella no se revela en su superficie”, explica Stello.
“Lo que ocurre en su interior es lo que revela su edad”.
Dado que las estrellas del cúmulo M67 tienen una edad y composición similares a las de nuestro Sol, pueden ofrecer información sobre el pasado y la formación de nuestro sistema solar, así como sobre su futuro a medida que el Sol evoluciona. “Casi todas las estrellas se forman inicialmente en cúmulos”, afirma Stello. “Son básicamente grandes familias de cientos a miles de estrellas que nacen de una gran nube de gas”.
“Normalmente, se dispersarían lentamente en una selección aleatoria y difusa de estrellas”.
“Pero algunas aún se encuentran dentro de grupos, cúmulos. Al mirar al cielo, se pueden ver como áreas con muchas estrellas juntas, donde aún están estrechamente unidas, como el cúmulo que estudiamos aquí, detalló Stello.
Una sinfonía en el cielo #
El estudio permite determinar con precisión la edad y la masa de una estrella basándose en sus frecuencias de oscilación. Las frecuencias con las que suena una estrella dependen de las propiedades físicas de la materia que la compone, lo que proporciona pistas sobre su densidad, temperatura y edad.
Esta fue la primera vez que los investigadores pudieron analizar el sonido de un cúmulo de estrellas para comprender mejor su interior. Utilizaron la misión Kepler K2 como principal método de observación o escucha.
El profesor Stello dice que el proceso es como escuchar una orquesta e identificar instrumentos según su sonido.
Afirma que “a frecuencia con la que vibra –o suena– un instrumento depende de las propiedades físicas de la materia por la que viaja el sonido”.
“Las estrellas son iguales. Puedes oírlas por cómo suenan”.
“Podemos ver la vibración –o el efecto de la vibración– del sonido tal como podemos ver la vibración de la cuerda de un violín”.
En el espacio, nadie puede oírte gritar (ni cantar) #
El sonido existe como una onda de energía, una vibración, que se mueve a través de partículas: sólidas, líquidas o gaseosas. Pero en el espacio no hay partículas, lo que significa que no hay sonido.
El profesor Stello dice que cada estrella es como una bola de gas que respira, que se enfría y se calienta, con ligeros cambios en el brillo.
“Observamos y medimos estas fluctuaciones de brillo para evaluar las frecuencias del sonido”, explica.
A medida que las estrellas maduran y se convierten en gigantes rojas, sus frecuencias cambian y se comportan de forma diferente. Estos cambios permiten rastrear su evolución.
Las diferencias de frecuencia entre los muchos nodos “tocados” por una estrella pueden dar pistas sobre sus propiedades internas.
Al estudiar las 27 estrellas del cúmulo abierto Messier 67, los investigadores pudieron observar, por primera vez, la relación entre pequeñas y grandes diferencias de frecuencia en estrellas gigantes, que ahora se puede aplicar a estrellas individuales.
Entendiendo la Vía Láctea #
Para comprender mejor la formación y evolución de las galaxias, los científicos necesitan conocer la edad de todos sus componentes, incluidas las estrellas.
Reyes dice que este estudio conducirá a la identificación precisa de la masa y la edad de las estrellas en la Vía Láctea, algo que aún está por lograrse.
Esto también es importante para comprender las estrellas que albergan planetas, ya que las propiedades de una estrella son fundamentales para sustentar la vida en esos mundos.
Stello afirma que las firmas de frecuencia también serán importantes a la hora de modelar la evolución futura de nuestro propio Sol.
Señala que “este estudio nos ha permitido investigar la física fundamental que ocurre dentro de las estrellas, en lo profundo de sus interiores, y la física fundamental en estas condiciones extremas”.
“Esto es algo con lo que aún lidiamos. Es importante que construyamos modelos de evolución confiables para poder predecir qué sucede no sólo con el Sol, sino también con otras estrellas a medida que envejecen”.
“Ver la fase evolutiva de las estrellas directamente a través de la huella de frecuencias nos permite tener mucha más certeza sobre los ‘ingredientes’ que incorporamos a nuestros modelos”, afirma.
¿Qué nos depara el futuro? #
La Dra. Reyes afirma que los hallazgos obtenidos fueron inesperados.
Dijo que “descubrimos algo nuevo con esta firma en las frecuencias”.
Ya tenemos datos para muchos años de estudio de la Vía Láctea y sus estrellas, añadió.
Precisó que “el siguiente paso es analizar esos datos”. “Buscar estas frecuencias específicas que nadie había pensado antes. Y podemos lograrlo escuchando las estrellas”.
- El artículo científico Acoustic modes in M67 cluster stars trace deepening convective envelopes fue publicado en Nature