• Home
  • Química
  • Astronomía
  • Energía
  • Naturaleza
  • Biología
  • Física
  • Electrónica
  •  science >> Ciencia >  >> Astronomía
    Una nueva investigación revela procesos ocultos que operan en los corazones de las grandes estrellas

    Una simulación de una estrella de 3 masas solares muestra el centro, núcleo convectivo y las ondas que genera en el resto del interior de la estrella. Crédito:Philipp Edelmann

    Los astrónomos comúnmente se refieren a las estrellas masivas como las fábricas químicas del Universo. Generalmente terminan sus vidas en espectaculares supernovas, eventos que forjan muchos de los elementos de la tabla periódica. La forma en que los núcleos elementales se mezclan dentro de estas enormes estrellas tiene un gran impacto en nuestra comprensión de su evolución antes de su explosión. También representa la mayor incertidumbre para los científicos que estudian su estructura y evolución.

    Un equipo de astrónomos dirigido por May Gade Pedersen, becario postdoctoral en el Instituto Kavli de Física Teórica de la Universidad de California en Santa Bárbara, ahora han medido la mezcla interna dentro de un conjunto de estas estrellas utilizando observaciones de ondas desde sus interiores profundos. Si bien los científicos han usado esta técnica antes, Este artículo marca la primera vez que esto se logra para un grupo tan grande de estrellas a la vez. Los resultados, publicado en Astronomía de la naturaleza , mostrar que la mezcla interna es muy diversa, sin una clara dependencia de la masa o edad de una estrella.

    Las estrellas pasan la mayor parte de sus vidas fusionando hidrógeno en helio en las profundidades de sus núcleos. Sin embargo, la fusión en estrellas particularmente masivas está tan concentrada en el centro que conduce a un núcleo convectivo turbulento similar a una olla de agua hirviendo. Convección, junto con otros procesos como la rotación, elimina eficazmente la ceniza de helio del núcleo y la reemplaza con hidrógeno de la envoltura. Esto permite que las estrellas vivan mucho más tiempo de lo previsto.

    Los astrónomos creen que esta mezcla surge de varios fenómenos físicos, como la rotación interna y las ondas sísmicas internas en el plasma excitadas por el núcleo convectivo. Sin embargo, la teoría se ha mantenido en gran parte sin restricciones por las observaciones, ya que ocurre tan profundamente dentro de la estrella. Dicho eso hay un método indirecto para mirar las estrellas:astrosismología, el estudio e interpretación de oscilaciones estelares. La técnica tiene paralelismos con la forma en que los sismólogos utilizan los terremotos para sondear el interior de la Tierra.

    "El estudio de las oscilaciones estelares desafía nuestra comprensión de la estructura y evolución estelar, ", Dijo Pedersen." Nos permiten sondear directamente los interiores estelares y hacer comparaciones con las predicciones de nuestros modelos estelares ".

    Pedersen y sus colaboradores de KU Leuven, la Universidad de Hasselt, y la Universidad de Newcastle han podido derivar la mezcla interna para un conjunto de tales estrellas usando astrosismología. Esta es la primera vez que se logra tal hazaña, y fue posible gracias solo a una nueva muestra de 26 estrellas de tipo B de pulsación lenta con oscilaciones estelares identificadas de la misión Kepler de la NASA.

    Las estrellas de tipo B de pulsación lenta son entre tres y ocho veces más masivas que el Sol. Se expanden y contraen en escalas de tiempo del orden de 12 horas a 5 días, y puede cambiar el brillo hasta en un 5%. Sus modos de oscilación son particularmente sensibles a las condiciones cercanas al núcleo, Pedersen explicó.

    "La mezcla interna dentro de las estrellas ahora se ha medido mediante observación y resulta ser diversa en nuestra muestra, con algunas estrellas que casi no se mezclan, mientras que otras revelan niveles un millón de veces más altos, ", Dijo Pedersen. La diversidad resulta no estar relacionada con la masa o la edad de la estrella. Más bien, está principalmente influenciado por la rotación interna, aunque ese no es el único factor en juego.

    "Estos resultados astrosísmicos finalmente permiten a los astrónomos mejorar la teoría de la mezcla interna de estrellas masivas, que hasta ahora ha permanecido sin calibrar por observaciones procedentes directamente de sus profundos interiores, " ella añadió.

    La precisión con la que los astrónomos pueden medir las oscilaciones estelares depende directamente de cuánto tiempo se observa una estrella. Aumentar el tiempo de una noche a un año da como resultado un aumento de mil veces en la precisión medida de las frecuencias de oscilación.

    "May y sus colaboradores han demostrado realmente el valor de las observaciones astrosísmicas como sondas del interior profundo de las estrellas de una manera nueva y profunda, "dijo el director de KITP, Lars Bildsten, el profesor Gluck de Física Teórica. "Estoy emocionado de ver qué encuentra a continuación".

    Los mejores datos disponibles actualmente para esto provienen de la misión espacial Kepler, que observó el mismo parche del cielo durante cuatro años continuos. Las estrellas de tipo B de pulsación lenta eran las estrellas de pulsación de mayor masa observadas por el telescopio. Si bien la mayoría de estos son un poco demasiado pequeños para convertirse en supernovas, comparten la misma estructura interna que las fábricas químicas estelares más masivas. Pedersen espera que los conocimientos extraídos del estudio de las estrellas de tipo B arrojen luz sobre el funcionamiento interno de su masa superior. Contrapartes de tipo O.

    Ella planea usar datos del Satélite de Estudio de Exoplanetas en Tránsito (TESS) de la NASA para estudiar grupos de estrellas oscilantes de gran masa en asociaciones OB. Estos grupos comprenden de 10 a más de 100 estrellas masivas entre 3 y 120 masas solares. Las estrellas en asociaciones OB nacen de la misma nube molecular y comparten edades similares, Ella explicó. La gran muestra de estrellas, y la restricción de sus edades comunes, ofrece nuevas y emocionantes oportunidades para estudiar las propiedades de mezcla interna de las estrellas de gran masa.

    Además de revelar los procesos ocultos dentro de los interiores estelares, La investigación sobre las oscilaciones estelares también puede proporcionar información sobre otras propiedades de las estrellas.

    "Las oscilaciones estelares no solo nos permiten estudiar la mezcla interna y la rotación de las estrellas, pero también determinan otras propiedades estelares como la masa y la edad, ", Explicó Pedersen." Si bien estos son dos de los parámetros estelares más fundamentales, también son algunos de los más difíciles de medir ".


    © Ciencia https://es.scienceaq.com