Datos de ESO demuestran que las estrellas calientes están plagadas de manchas magnéticas gigantes

Representación artística de una estrella plagada de manchas magnéticas gigantes. Utilizando telescopios de ESO, un equipo de astrónomos ha descubierto manchas gigantes en la superficie de estrellas extremadamente calientes escondidas en cúmulos estelares. Llamadas estrellas de rama horizontal extrema, en esta imagen vemos una representación artística que ilustra cómo podría ser uno de estos astros con una de sus manchas blanquecinas gigantes. La brillante mancha ocupa un cuarto de la superficie de la estrella y está provocada por los campos magnéticos. A medida que la estrella gira, la mancha de su superficie va y viene, causando cambios visibles en el brillo. Ver video.

Crédito: ESO/L. Calçada, INAF-Padua/S. Zaggia.

Utilizando telescopios del Observatorio Europeo Austral (ESO), un equipo de astrónomos ha descubierto manchas gigantes en la superficie de estrellas extremadamente calientes escondidas en cúmulos estelares. Estas estrellas no sólo están plagadas de manchas magnéticas, algunas también experimentan eventos de superllamaradas, explosiones de energía varios millones de veces más energéticas que las erupciones similares que se dan en el Sol. Los hallazgos, publicados hoy en la revista Nature Astronomy, ayudan a los astrónomos a entender mejor estas desconcertantes estrellas y abren la posibilidad de resolver otros escurridizos misterios de la astronomía estelar.

El equipo, dirigido por Yazan Momany, del Observatorio Astronómico INAF de Padua (Italia), estudió un tipo particular de estrellas conocidas como estrellas de rama horizontal extrema (objetos con aproximadamente la mitad de la masa del Sol, pero cuatro a cinco veces más calientes).“Estas estrellas calientes y pequeñas son especiales porque sabemos que evitarán una de las fases finales en la vida de una estrella típica y morirán prematuramente”, afirma Momany, quien anteriormente era astrónomo del Observatorio Paranal de ESO, en Chile. “En nuestra galaxia, estos peculiares objetos calientes se asocian generalmente con la presencia de una estrella compañera cercana”.

Las estrellas extremadamente calientes en cúmulos globulares, no tienen compañera y cambian regularmente de brillo.

Sin embargo, y sorprendentemente, cuando se observan estrellas de rama horizontal extrema en grupos estelares muy compactos, llamados cúmulos globulares, la gran mayoría de estas estrellas no parecen tener compañeras. El amplio seguimiento a largo plazo que el equipo hizo de estas estrellas, realizado con telescopios de ESO, también reveló que había algo más en estos misteriosos objetos. Al estudiar tres cúmulos globulares diferentes, Momany y sus colegas descubrieron que muchas de las estrellas de rama horizontal extrema que se encontraban en estos cúmulos mostraban cambios regulares en su brillo que oscilaba en el transcurso entre unos pocos días o varias semanas.

El cambio de brillo es debido a las Manchas y la rotación.

Tras eliminar todos los demás escenarios, sólo quedaba una posibilidad para explicar las variaciones de brillo observadas”, concluye Simone Zaggia, coautora del estudio, miembro del Observatorio Astronómico de Padua (Italia) y ex investigadora postdoctoral de ESO: “¡estas estrellas deben estar plagadas de manchas!

Comparando con las Manchas Solares.

Las manchas de las estrellas de rama horizontal extrema parecen ser muy diferentes de las manchas oscuras de nuestro propio Sol, pero ambas son provocadas por campos magnéticos. A diferencia de lo que ocurre en el Sol, donde lo que vemos son manchas oscuras en la superficie solar que son más frías que su entorno, las manchas de estas estrellas calientes y extremas son más brillantes y calientes que la superficie estelar circundante.

Representación artística. Las manchas en las estrellas de ramas horizontales extremas (derecha) parecen ser bastante diferentes de las manchas solares oscuras en nuestro propio Sol (izquierda), pero ambas son causadas por campos magnéticos. 
Las manchas en estas estrellas calientes y extremas son más brillantes y más calientes que la superficie estelar circundante, a diferencia del Sol, donde vemos manchas como manchas oscuras en la superficie solar, que son más frías que sus alrededores. Las manchas en las estrellas de ramas horizontales extremas también son significativamente más grandes que las manchas solares, cubriendo hasta un cuarto de la superficie de la estrella. 
Si bien las manchas solares varían en tamaño, un tamaño típico es alrededor de un planeta del tamaño de la Tierra, 3000 veces más pequeño que un punto gigante en una estrella de rama horizontal extrema. Ver video.

Crédito: ESO / L. Calçada, INAF-Padua / S. Zaggia.

También son significativamente más grandes que las manchas solares, cubriendo hasta un cuarto de la superficie de la estrella. Estas manchas son increíblemente persistentes, pueden durar décadas, mientras que las manchas solares individuales son temporales, con una duración que oscila entre unos pocos días a unos meses. A medida que las estrellas calientes giran, los puntos de la superficie van y vienen, causando los cambios visibles en el brillo.

Fuertes Fulguraciones indican la presencia de un Campo Magnético.

Más allá de las variaciones de brillo debidas a las manchas, el equipo también descubrió un par de estrellas de rama horizontal extrema que mostraban superllamaradas: explosiones repentinas de energía y otra señal que indica la presencia de un campo magnético. “Son similares a las fulguraciones que vemos en nuestro propio Sol, pero diez millones de veces más energéticas”, dice el coautor del estudio Henri Boffin, astrónomo en la sede de ESO en Alemania. “Sin duda, este no era el comportamiento esperado y destaca la importancia de los campos magnéticos para explicar las propiedades de estas estrellas”.

Similitud con el Campo Magnético Fuerte de las Enanas Blancas.

Después de seis décadas tratando de entender las estrellas de rama horizontal extrema, los astrónomos ahora tienen una imagen más completa de ellas. Además, este hallazgo podría ayudar a explicar el origen de campos magnéticos fuertes en muchas enanas blancas, objetos que representan la etapa final en la vida de las estrellas similares al Sol y muestran similitudes con las estrellas de rama horizontal extrema.

Sin embargo” –en palabras de David Jones, miembro del equipo y ex investigador postdoctoral de ESO que actualmente trabaja en el Instituto de Astrofísica de Canarias (España)- “el panorama más amplio es que los cambios en el brillo de todas las estrellas calientes (desde jóvenes estrellas similares al Sol hasta viejas estrellas de rama horizontal extrema y enanas blancas muertas hace mucho tiempo) podrían estar conectados. Por lo tanto, podemos entender que estos objetos sufren manchas magnéticas en sus superficies de forma colectiva”.

La clave: Los instrumentos y observar en el ultravioleta cercano.

Para llegar a este resultado, los astrónomos utilizaron varios instrumentos instalados en el Very Large Telescope (VLT) de ESO, incluyendo VIMOSFLAMES y FORS2, así como OmegaCAM, instalado en el VLT Survey Telescope, en el Observatorio Paranal. También emplearon ULTRACAM, instalado en el Telescopio de Nueva Tecnología (NTT), que se encuentra en el Observatorio La Silla de ESO, también en Chile. El descubrimiento se produjo mientras el equipo observaba estas estrellas en la parte del ultravioleta cercano del espectro, lo que les permitió revelar la presencia de las estrellas más calientes y extremas, que destacan por su brillo de entre las estrellas más frías de los cúmulos globulares.

Los astrónomos, usando telescopios de ESO, han descubierto puntos gigantes en la superficie de estrellas extremadamente calientes escondidas en cúmulos estelares. Este video ofrece un resumen del descubrimiento.
Crédito: ESO.

Información adicional

Este trabajo de investigación se ha presentado en el artículo científico titulado “A plague of magnetic spots among the hot stars of globular clusters”, publicado hoy en la revista Nature Astronomy (doi: 10.1038/s41550-020-1113-4).

Fuente: ESO.

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