Recurren a asteroides para medir los diámetros de estrellas lejanas

   MADRID, 16 Abr. (EUROPA PRESS) -

   Usando las capacidades únicas de los telescopios especializados en rayos gamma cósmicos, los científicos han medido el tamaño aparente más pequeño de una estrella en el cielo nocturno hasta la fecha.

   Las mediciones con el 'Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System' (VERITAS) revelan los diámetros de una estrella gigante a 2.674 años luz de distancia y de una estrella similar al Sol a una distancia de 700 años luz.

   El estudio establece un nuevo método para que los astrónomos determinen el tamaño de las estrellas, según informa el equipo internacional dirigido por Tarek Hassan, de DESY, y Michael Daniel, del 'Smithsonian Astrophysical Observatory', (SAO) en la revista 'Nature Astronomy'.

   Casi cualquier estrella en el cielo está demasiado lejos para ser resuelta incluso por los mejores telescopios ópticos. Para superar esta limitación, los científicos utilizaron un fenómeno óptico llamado difracción para medir el diámetro de la estrella. Este efecto ilustra la naturaleza de onda de la luz y se produce cuando un objeto, como un asteroide, pasa por delante de una estrella.

   "Las sombras increíblemente débiles de los asteroides pasan sobre nosotros todos los días --explica Hassan en un comunicado--. Pero el borde de su sombra no está perfectamente afilado. En cambio, las arrugas de la luz rodean la sombra central, como las ondas del agua". Este es un fenómeno óptico general llamado patrón de difracción y se puede reproducir en cualquier laboratorio escolar con un láser que golpea un borde afilado.

   Los investigadores utilizaron el hecho de que la forma del patrón puede revelar el tamaño angular de la fuente de luz. Sin embargo, a diferencia del laboratorio escolar, el patrón de difracción de una estrella oculta por un asteroide es muy difícil de medir. "Estas ocultaciones de asteroides son difíciles de predecir --dice Daniel--. Y la única oportunidad de captar el patrón de difracción es hacer instantáneas muy rápidas cuando la sombra se desliza sobre el telescopio".

   Los astrónomos han medido el tamaño angular de las estrellas de esta manera que estaban ocultas por la luna. Este método funciona hasta diámetros angulares de aproximadamente un miliarcsegundo, que es aproximadamente del tamaño aparente de una moneda de dos centavos sobre la Torre Eiffel en París vista desde Nueva York. Sin embargo, no muchas estrellas en el cielo son tan "grandes".

   Para resolver diámetros angulares aún más pequeños, el equipo empleó telescopios Cherenkov. Estos instrumentos normalmente vigilan el resplandor azulado extremadamente corto y tenue que las partículas de alta energía y los rayos gamma del cosmos producen cuando se encuentran y corren a través de la atmósfera terrestre.

   Los telescopios Cherenkov no producen las mejores imágenes ópticas, pero gracias a su enorme superficie de espejo, generalmente segmentada en hexágonos como el ojo de una mosca, son extremadamente sensibles a las variaciones rápidas de la luz, incluida la luz de las estrellas.

PATRÓN DE DIFRACCIÓN DE UNA ESTRELLA

   Usando los cuatro telescopios VERITAS grandes en el Observatorio Fred Lawrence Whipple en Arizona, el equipo pudo detectar claramente el patrón de difracción de la estrella TYC 5517-227-1 pasada, ya que fue ocultada por el asteroide Imprinetta de 60 kilómetros el 22 de febrero de 2018. Los telescopios VERITAS permitieron tomar 300 instantáneas cada segundo.

   A partir de estos datos, se pudo reconstruir el perfil de brillo del patrón de difracción con alta precisión, dando como resultado un diámetro angular o aparente de la estrella de 0,125 miliarcsegundos. Junto con su distancia de 2.674 años luz, esto significa que el verdadero diámetro de la estrella es once veces el de nuestro sol. Curiosamente, este resultado clasifica a la estrella cuya clase era ambigua antes como una estrella gigante roja.

   Los investigadores repitieron la hazaña tres meses después, el 22 de mayo de 2018, cuando el asteroide Penélope, con un diámetro de 88 kilómetros, ocultó la estrella TYC 278-748-1. Las medidas resultaron en un tamaño angular de 0,094 miliarcsegundos y un diámetro verdadero de 2,17 veces el de nuestro sol. Esta vez, el equipo pudo comparar el diámetro con una estimación anterior basada en otras características de la estrella que había colocado su diámetro en 2.173 veces el diámetro solar, una excelente coincidencia, aunque la estimación anterior no se basó en una medición directa.

   "Este es el tamaño angular más pequeño de una estrella medido directamente --enfatiza Daniel--. La ocultación de asteroides de estrellas con los telescopios Cherenkov ofrece una resolución diez veces mejor que el método estándar de ocultación lunar. Además, es al menos dos veces más nítida que las mediciones de tamaño interferométrico disponibles". La incertidumbre de estas mediciones es de alrededor del diez por ciento, como escriben los autores.

   "Esperamos que esto pueda mejorarse notablemente optimizando la configuración, por ejemplo, reduciendo la longitud de onda de los colores registrados", dice Daniel. Dado que las diferentes longitudes de onda se difractan de manera diferente, el patrón se difumina si se registran demasiados colores al mismo tiempo. "Nuestro estudio piloto establece un nuevo método para determinar el verdadero diámetro de las estrellas", resume Hassan.

   Los científicos estiman que los telescopios adecuados podrían ver más de una ocultación de asteroides por semana. "Dado que la misma estrella se ve más pequeña cuanto más lejos está, moverse a diámetros angulares más pequeños también significa extender el rango de observación --explica Hassan--. Estimamos que nuestro método puede analizar las estrellas hasta diez veces más lejos de lo que permite el método estándar de ocultación lunar. En conjunto, la técnica puede proporcionar datos suficientes para estudios de población".