Izda: estructura interna de una estrella delta-Scuti, que muestra un núcleo, una capa radiativa extensa y una capa convectiva muy fina (IAA): Dcha: distintos modos de oscilación que puede presentar una estrella (Univ. Birmingham).

Conocer qué ocurre dentro de las estrellas resulta imprescindible para datar las poblaciones estelares y constreñir así los modelos cosmológicos, o para determinar la masa y el tamaño de los planetas hallados en torno a otras estrellas, entre otros. Y la astrosismología, o el estudio de las oscilaciones estelares, se presenta como la única vía de acceso al interior estelar. Ahora, un estudio encabezado por investigadores del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) muestra por primera vez la validez de esta herramienta en el estudio de estrellas más masivas y calientes que el Sol.

«Gracias a la astrosismología conocemos con precisión la estructura interna, masa, radio, rotación o evolución de estrellas de tipo solar, pero no habíamos sido capaces de aplicar esta herramienta con eficacia al estudio de estrellas más masivas y calientes», destaca Juan Carlos Suárez, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC).

La sismología estelar consiste, en cierto sentido, en concebir las estrellas como cavidades resonantes, donde el movimiento del gas genera ondas sonoras que se propagan. Muchas de esas ondas tienden a desvanecerse pero, si existe un mecanismo que las sustente, alcanzan un estado estacionario y deforman la superficie de la estrella, produciendo distintos modos de oscilación (que se observan como cambios locales en brillo y temperatura).

Al atravesar distintas zonas de la estrella los modos de oscilación se ven afectados y, dependiendo de por dónde han pasado, se concretarán en una deformación u otra en la superficie. «Algunos modos son más sensibles a lo que ocurre en el interior, otros a lo que ocurre en superficie y otros al tamaño del núcleo. Y todos dependen de la composición química, estructura interna y edad de la estrella. Nosotros empleamos modelos matemáticos para determinar qué tipo de estructura y características permiten que esos modos se observen», explica Juan Carlos Suárez (IAA-CSIC)

Un gran avance en la física estelar

Su estudio se ha centrado en un tipo de estrellas conocidas como delta-Scuti, cuya masa fluctúa entre 1,5 y 2,5 veces la del Sol y que rotan tan rápido que llegan a deformarse (en lugar de ser esféricas tienden a achatarse). Debido a la rápida rotación su espectro de oscilaciones resulta muy difícil de interpretar y, aunque se habían detectado patrones estables, se desconocían sus propiedades físicas.

Sin embargo, el reciente resultado ha desvelado una relación, muy similar a la que existe en estrellas de tipo solar, entre determinados patrones de oscilación de las estrellas delta-Scuti y su densidad media. «Este trabajo da un salto enorme al mostrar que podemos conocer estrellas hasta cuatro veces más masivas que el Sol con el mismo detalle que las de tipo solar», destaca Juan Carlos Suárez.

Conocer la densidad media de una estrella permite no solo determinar su masa y radio con exactitud, sino que también posibilita ceñir con precisión el modelo que aporta el resto de características esenciales de la estrella. Unas medidas que resultan indispensables para la determinación de la masa, radio o edad de los planetas extrasolares -planetas que orbitan estrellas distintas al Sol-.

“Cada vez se descubren más planetas alrededor de estrellas más masivas que el Sol, y este resultado permitirá determinar sus características. Supone un valor añadido para la misión PLATO (ESA), que caracterizará sistemas planetarios y aportará valiosa información para comprender el origen y evolución de los sistemas planetarios, imprescindible en la búsqueda de vida más allá de la Tierra», apunta Juan Carlos Suárez, miembro del board de la misión PLATO.

Este resultado ha sido posible gracias a la herramienta TOUCAN, un gestor de modelos de astrosismología desarrollado por investigadores del Instituto de Astrofísica de Andalucía y el Observatorio Virtual Español (CAB-INTA-CSIC). TOUCAN permite comparar millones de modelos y hacer estudios estadísticos de distintos parámetros, con la ventaja de que se halla integrado en el Observatorio Virtual, de modo que todos los modelos están homogeneizados.

  Referencia:

 J.C. Suárez et al. Measuring mean densities of delta Scuti stars with asteroseismology. Theoretical properties of large separations using TOUCAN. Astronomy & Astrophysics. DOI: http://dx.doi.org/10.1051/0004-6361/201322270

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