Los sistemas estelares binarios están en todas partes. Constituyen un gran porcentaje de todos los sistemas solares conocidos: por lo que podemos decir, aproximadamente la mitad de todas las estrellas similares al Sol tienen una pareja binaria. Pero todavía no hemos tenido la oportunidad de estudiarlos en detalle. Eso está a punto de cambiar. Utilizando datos de la Agencia Espacial Europea Nave espacial Gaia , un equipo de investigación acaba de compilar una gigantesca nuevo catalogo de sistemas estelares binarios cercanos, y muestra que al menos 1.3 millones de ellos existen dentro de los 3000 años luz de la Tierra.
Este estudio detallado de nuestro vecindario galáctico local ofrece una muestra enorme de estrellas binarias para que los investigadores puedan profundizar. Estudios anteriores de estrellas binarias, como los catálogos de Tycho e Hipparcos (que se compilaron entre 1997 y 2002), solo encontraron alrededor de 13.000 estrellas emparejadas. El tamaño de la muestra del nuevo estudio de Gaia es 100 veces mayor, lo que permitirá a los astrónomos hacer modelos mucho más precisos de la formación del sistema estelar.
El enjambre esférico brillante a la izquierda del centro galáctico en la representación de este artista muestra los 3000 años luz alrededor de la Tierra examinados en el nuevo catálogo de estrellas binarias. Créditos de imagen: Kareem El-Badry / UC Berkeley y Jackie Faherty / AMNH
Confirmar la existencia de un sistema binario no es una tarea fácil. Dos estrellas que aparecen cerca una de la otra en el cielo desde nuestra perspectiva pueden en realidad estar muy distantes una de la otra; simplemente se encuentran a lo largo de una línea de visión similar.
Para saber si las estrellas están realmente cerca unas de otras, los astrónomos confían en el efecto de paralaje: el movimiento aparente de un objeto distante cuando cambia el punto de vista del observador. En otras palabras, los astrónomos necesitan observar las estrellas distantes dos veces, desde dos posiciones diferentes en la órbita de la Tierra alrededor del Sol. Las posiciones de las estrellas en el cielo parecerán cambiar de una perspectiva a la segunda. Si las estrellas que se observan parecen moverse juntas, están cerca; si no es así, están muy separados.
Este GIF demuestra el paralaje comparando dos imágenes de Proxima Centauri (la estrella más cercana a nuestro Sol). La primera imagen fue tomada desde la Tierra, la segunda desde New Horizons, más allá de Plutón. De la comparación se desprende claramente que Próxima Centauri está mucho más cerca de nosotros que las estrellas del fondo, que no parecen moverse con él. Crédito: NASA / Laboratorio de Física Aplicada Johns Hopkins / Southwest Research Institute / Observatorio Las Cumbres / Observatorio Siding Spring / Edward Gomez
El paralaje es más útil para medir estrellas cercanas. Más allá de unos 3000 años luz de la Tierra, el movimiento aparente es demasiado pequeño para medirlo con precisión. Es por eso que este nuevo catálogo se enfoca en sistemas binarios cercanos en lugar de distantes.
Los investigadores, Kareem El-Badry, Hans-Walter Rix y Tyler M. Heintz, esperan que el nuevo conjunto de datos brinde a los astrónomos una gran cantidad de nuevas oportunidades de investigación. El equipo está particularmente interesado en estudiar pares binarios que incluyen enanas blancas (estrellas viejas en sus etapas finales de evolución). Las enanas blancas ya no producen reacciones de fusión en su núcleo, lo que significa que se enfrían lentamente con el tiempo a un ritmo mensurable. Esto permite estimar la edad de las enanas blancas, mientras que las estrellas de la secuencia principal (estrellas de mediana edad como nuestro Sol) son mucho más difíciles de fechar.
Aquí es donde el estudio de sistemas binarios se vuelve útil. Como explican los investigadores, las estrellas en pares binarios generalmente se forman al mismo tiempo que sus parejas. Ambas estrellas nacieron “de la misma nube de gas y desde entonces han orbitado entre sí. Por lo tanto, tienen esencialmente la misma edad, composición inicial y distancia, pero generalmente masas diferentes y, en ocasiones, diferentes fases evolutivas '. Como resultado, si puedes salir con una estrella del par (porque es una enana blanca, por ejemplo), entonces también conoces la edad de la otra estrella por asociación, incluso si es una secuencia principal (normalmente no fechable). estrella.
En el nuevo catálogo, hay 15.982 de estas enanas blancas / binarias de secuencia principal, un tamaño de muestra enorme más allá de todo lo disponible antes, y permitirá a los astrónomos comprender mejor la historia, la edad y la evolución de las estrellas cercanas al Sol.
Los datos también deparan algunas sorpresas. Uno de los descubrimientos más extraños hasta ahora es que las estrellas binarias tienden a tener la misma masa que sus parejas.
'Eso es realmente extraño' dijo El-Badry , “Porque la mayoría de estos están separados por cientos o miles de AU, por lo que están tan separados que, según las teorías convencionales de formación de estrellas, sus masas deberían ser aleatorias. Pero los datos cuentan una historia diferente: saben algo sobre las masas de sus compañeros '.
El-Badry cree que la mejor explicación para este fenómeno es que las estrellas deben haberse formado cerca una de la otra y haber sido desarmadas más tarde por la atracción gravitacional de otras estrellas y objetos que atraviesan el sistema.
Seguramente aparecerán más sorpresas a medida que los astrónomos profundicen en el nuevo catálogo. Recién hemos comenzado a trazar un mapa de la composición de nuestro vecindario galáctico local. Los sistemas binarios ofrecen nuevas herramientas para caracterizar nuestro entorno, y cuando se combinan con nuestro conocimiento en expansión de los tipos de estrellas, nubes de gas y exoplanetas, los sistemas estelares binarios nos ayudarán a comprender nuestro lugar en la galaxia mejor que nunca.
Aprende más:
- Kareem El-Badry, Hans-Walter Rix, Tyler M Heintz. 'Un millón de archivos binarios de Gaia eDR3: selección de muestras y validación de las incertidumbres de paralaje de Gaia'. Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society, 2021.
- Robert Sanders, 'Las estrellas binarias están a nuestro alrededor, un nuevo mapa de espectáculos de vecindarios solares'. Noticias de Berkeley.
Interpretación artística de millones de estrellas binarias observadas en las cercanías de la Tierra. Crédito: UC Berkeley video por Roxanne Makasdjian, basado en la animación de Jackie Faherty, AMNH, y datos de Kareem El-Badry.