TESS de la NASA, o Satélite de reconocimiento de exoplanetas en tránsito tiene un trabajo principal: encontrar exoplanetas. Pero también está ayudando a los astrónomos a estudiar un extraño tipo de estrella que hasta ahora ha desafiado toda explicación. Esas estrellas son estrellas Delta Scuti, llamadas así por su prototipo.
Las estrellas Delta Scuti exhiben patrones pulsantes extraños y giran rápidamente. Hasta ahora, los astrónomos no han podido averiguar el suero que pulsan de la forma en que lo hacen. Pero un nuevo estudio basado en datos de TESS está revelando algunos de los detalles de estas desconcertantes estrellas, si no los explica por completo.
El estudio se titula ' Modos de pulsación de alta frecuencia muy regulares en estrellas jóvenes de masa intermedia . ' El autor principal es Timothy Bedding, profesor de astronomía en la Universidad de Sydney. Está publicado en la revista Nature.
“Esto realmente es un gran avance. ... Pero también nos ha demostrado que esto es solo un trampolín en nuestra comprensión de las estrellas Delta Scuti '.
Simon Murphy, coautor, Universidad de Sydney
TESS observa las estrellas y busca planetas que transiten frente a ellas. Esos tránsitos crean caídas a la luz de las estrellas. Para hacer eso, monitorea grandes áreas del cielo, y todas las estrellas en ellas, durante períodos de 27 días. Esos largos tiempos de observación fueron útiles en este nuevo estudio, aunque no se centra en exoplanetas, sino en estrellas Delta Scuti.
Las estrellas Delta Scuti son más grandes que el Sol, entre 1,5 y 2,5 veces más grandes. Su homónimo, la estrella Delta Scuti, fue identificada como una estrella variable en 1900. Ahora los astrónomos conocen miles de ellos, muchos de los cuales fueron descubiertos con el otro cazador de planetas de la NASA, la nave espacial Kepler.
Delta Scutis es desconcertante, en comparación con otras estrellas variables. Giran mucho más rápido que otras estrellas, una o dos veces al día, que es al menos una docena de veces más rápido que nuestro Sol. Debido a que giran tan rápido, las estrellas se aplanan en los polos y los patrones de pulsación se mezclan. Son estrellas complicadas y difíciles de entender.
'Las estrellas Delta Scuti pulsan claramente de formas interesantes, pero los patrones de esas pulsaciones hasta ahora han desafiado la comprensión', dijo Tim Bedding en un presione soltar . “Para usar una analogía musical, muchas estrellas pulsan a lo largo de acordes simples, pero las estrellas Delta Scuti son complejas, con notas que parecen mezcladas. TESS nos ha demostrado que eso no es cierto para todos '.
TESS, y sus observaciones de 27 días de muchas estrellas a la vez, es justo lo que Bedding y su equipo necesitaban. El poder de observación de TESS significa que los astrónomos pueden monitorear muchas estrellas a la vez. TESS tiene cuatro cámaras, y en su modo normal, captura una imagen con cada una de las cuatro cada treinta minutos. Pero esas exposiciones de 30 minutos son demasiado largas para capturar los cambios en las estrellas Delta Scuti, que son variables cada pocos minutos.
Afortunadamente, TESS también captura exposiciones de dos minutos de miles de estrellas preseleccionadas. Y algunas de esas estrellas son estrellas Delta Scuti. Bedding y su equipo investigaron los datos de TESS y encontraron un subconjunto de estrellas Delta Scuti que tienen patrones de pulsaciones regulares. Con esos datos en la mano, sabían qué buscar.
Luego revisaron los datos de Kepler e hicieron observaciones de seguimiento con telescopios terrestres como el Keck. Al final, Bedding y los otros astrónomos encontraron 60 estrellas Delta Scuti que tenían patrones de pulsaciones regulares. En su artículo escriben: “Descubrimos 60 estrellas con espaciamientos de frecuencia regulares, que definen un grupo de? Scuti estrellas para qué modo de identificación es posible '.
“Esto realmente es un gran avance. Ahora tenemos una serie regular de pulsaciones para estas estrellas que podemos entender y comparar con modelos ”, dijo el coautor Simon Murphy, investigador postdoctoral de la Universidad de Sydney. “Nos permitirá medir estas estrellas usando astrosismología de una manera que nunca hemos podido hacer. Pero también nos ha demostrado que esto es solo un trampolín en nuestra comprensión de las estrellas Delta Scuti '.
'Casi todos los procesos físicos que determinan la estructura y evolución de las estrellas ocurren en sus interiores (profundos)'.
Gerald Hanlder, Centro Astronómico Copérnico
Astrosismología es el estudio de la estructura interna de las estrellas, basado en las oscilaciones de una estrella. La idea es determinar la estructura interior de las estrellas utilizando sus oscilaciones como ondas sísmicas. La astrosismología es un campo en rápida evolución. en un Documento de 2012 Al discutir la astrosismología, Gerald Handler del Centro Astronómico Copernicus dijo: “Casi todos los procesos físicos que determinan la estructura y evolución de las estrellas ocurren en sus interiores (profundos). La producción de energía nuclear que alimenta a las estrellas tiene lugar en sus núcleos durante la mayor parte de su vida '. En resumen, el interior de las estrellas es donde se desarrolla el negocio, y la astrosismología es un método para investigarlo.
Como escribe el equipo en su artículo, “la astrosismología investiga las estructuras internas de las estrellas utilizando sus frecuencias de pulsación naturales. Se basa en la identificación de secuencias de modos de pulsación que se pueden comparar con modelos teóricos, lo que se ha realizado con éxito para muchas clases de pulsadores, incluidas estrellas de tipo solar de baja masa, gigantes rojas, estrellas de gran masa y enanas blancas '. Sin embargo, hasta ahora, las estrellas Delta Scuti se han resistido a los esfuerzos por comprender su astrosismología. Eso se debe en gran parte a que giran muy rápidamente.
“Sabíamos cuando diseñamos TESS que, además de encontrar muchos exoplanetas nuevos y emocionantes, el satélite también avanzaría en el campo de la astrosismología”.
Investigador principal de TESS George Ricker, Instituto de Tecnología de Massachusetts.
Las ondas de sonido que rebotan dentro de una estrella hacen que se expanda y contraiga, lo que da como resultado cambios de brillo detectables. Esta animación muestra un tipo de pulsación Delta Scuti, llamada modo radial, que es impulsada por ondas (flechas azules) que viajan entre el núcleo y la superficie de la estrella. En realidad, una estrella puede pulsar en muchos modos diferentes, creando patrones complicados que permiten a los científicos aprender sobre su interior.
Créditos: Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA
El equipo de investigadores descubrió que sus estrellas Delta Scuti se dividían en dos grupos, y ambos tipos implican la acumulación y luego la liberación de energía. En el primer grupo, toda la estrella se expande y contrae simétricamente. En el segundo grupo, los hemisferios opuestos de la estrella se expanden y contraen alternativamente.
'Ser capaz de encontrar patrones simples e identificar los modos de oscilación es un cambio de juego'.
Sarbani Basue, profesor de astronomía, Universidad de Yale.
'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 astrosismología pero no participó en el estudio. . “Ser capaz de encontrar patrones simples e identificar los modos de oscilación es un cambio de juego. Dado que este subconjunto de estrellas permite análisis sísmicos normales, finalmente seremos capaces de caracterizarlos adecuadamente ”.
De hecho, los datos del equipo ya han ayudado a comprender una estrella desconcertante y la corriente de estrellas a la que pertenece.
Recientemente, los astrónomos descubrieron una corriente de estrellas orbitando dentro de la Vía Láctea. Los científicos han debatido la edad de la corriente, y algunos la han fijado en unos mil millones de años. Ese número de mil millones de años se basó en un gigante rojo estrella en la corriente. Pero otras mediciones posteriores de la corriente mostraron que las estrellas tienen solo unos 120 millones de años, una gran discrepancia.
El equipo detrás de este estudio utilizó los modelos que desarrollaron para las estrellas Delta Scuti para examinar una sola estrella en la corriente llamada HD 31901. Su nuevo modelo astrosismológico confirmó la edad más joven de HD 31901 y mostró que la edad anterior de mil millones de años es incorrecta.
Su trabajo ya está dando sus frutos.
Según el equipo, es la edad de su subconjunto de 60 estrellas Delta Scuti la responsable de los patrones de pulsación regulares. Son más jóvenes que los demás, por lo que solo recientemente, en términos estelares, se han establecido para producir su fusión solo en sus núcleos. En estas estrellas más jóvenes, las pulsaciones son más rápidas.
Pero a medida que las estrellas envejecen, las cosas se complican un poco más. La frecuencia de las pulsaciones se ralentiza y la señal se mezcla con las señales procedentes de la estrella. Debido a que HD 31901 tenía un patrón de pulsaciones rápido y claro, se confirmó que era relativamente joven, lo que resolvió el debate.
Pero resulta que estudiar las estrellas Delta Scuit no es del todo sencillo. El ángulo de visión de TESS de las estrellas puede dar lugar a diferentes medidas. Cuando se ven desde el polo, estas estrellas pueden exhibir patrones de pulsaciones más regulares que cuando se ven en el ecuador, según cálculos teóricos. Con más de 1.000 estrellas Delta Scuti en los datos, es probable que algunas de ellas se vean en sus polos.
TESS observa el cielo en 26 sectores diferentes. La mayoría de ellos se observarán durante períodos de 27 días. Crédito de imagen: Por NASA - https://tess.gsfc.nasa.gov/images/tess_science_image3.jpg, dominio público, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=64875510
El equipo seguirá trabajando en sus modelos Delta Scuti. Pronto, TESS pasará de capturar imágenes de 30 minutos a imágenes de 10 minutos. Eso sucederá en julio, cuando TESS cambie de su misión inicial a su misión extendida, y debería ayudar al equipo a encontrar aún más Delta Scutis.
Debido a la forma en que funciona TESS, las personas detrás de él sabían que ayudaría a avanzar en la ciencia de la astrosismología, aunque esa no es la misión principal de la nave espacial.
'Sabíamos cuando diseñamos TESS que, además de encontrar muchos exoplanetas nuevos y emocionantes, el satélite también avanzaría en el campo de la astrosismología', dijo el investigador principal de TESS, George Ricker, del Instituto de Tecnología de Massachusetts. Instituto Kavli de Astrofísica e Investigación Espacial en Cambridge. “La misión ya ha encontrado un nuevo tipo de estrella que pulsa en un solo lado y ha desenterrado nuevos hechos sobre estrellas conocidas . A medida que completamos la misión inicial de dos años y comenzamos la misión extendida, esperamos una gran cantidad de nuevos descubrimientos estelares que hará TESS '.
Más:
- Presione soltar: TESS de la NASA permite un estudio innovador de pulsaciones estelares desconcertantes
- Trabajo de investigación: Modos de pulsación de alta frecuencia muy regulares en estrellas jóvenes de masa intermedia
- Universo hoy: ¿Qué sucede dentro de este nuevo tipo de estrella variable?