Los astrónomos han ideado un método nuevo y mejorado para medir las masas de millones de estrellas solitarias, especialmente aquellos con sistemas planetarios.

Obtener mediciones precisas de cuánto pesan las estrellas no solo juega un papel crucial en la comprensión de cómo nacen las estrellas, evolucionar y morir, pero también es esencial para evaluar la verdadera naturaleza de los miles de exoplanetas que ahora se sabe que orbitan la mayoría de las otras estrellas.

El método está hecho a medida para la misión Gaia de la Agencia Espacial Europea, que está en el proceso de mapear la Vía Láctea en tres dimensiones, y el próximo satélite de exploración de exoplanetas en tránsito (TESS) de la NASA, que está programado para su lanzamiento el próximo año y examinará los 200, 000 estrellas más brillantes en el firmamento en busca de tierras extrañas.

"Hemos desarrollado un método novedoso para 'pesar' estrellas solitarias, "dijo el profesor de Física y Astronomía de Stevenson, Keivan Stassun, quien dirigió el desarrollo. "Primero, utilizamos la luz total de la estrella y su paralaje para inferir su diámetro. Próximo, analizamos la forma en que parpadea la luz de la estrella, lo que nos proporciona una medida de su gravedad superficial. Luego combinamos los dos para obtener la masa total de la estrella ".

Stassun y sus colegas:Enrico Corsaro del INAF-Osservatorio Astrofisico di Catania en Italia, Joshua Pepper de la Universidad de Leigh y Scott Gaudi de la Universidad Estatal de Ohio:describen el método y demuestran su precisión utilizando 675 estrellas de masa conocida en un artículo titulado "Empirical, masas y radios precisos de estrellas individuales con TESS y GAIA "aceptado para su publicación en el Diario astronómico .

Tradicionalmente, el método más preciso para determinar la masa de estrellas distantes es medir las órbitas de los sistemas de estrellas dobles, llamados binarios. Las leyes del movimiento de Newton permiten a los astrónomos calcular las masas de ambas estrellas midiendo sus órbitas con considerable precisión. Sin embargo, menos de la mitad de los sistemas estelares de la galaxia son binarios, y las binarias constituyen solo alrededor de una quinta parte de las estrellas enanas rojas que se han convertido en cotizados cotos de caza de exoplanetas, de modo que los astrónomos han ideado una variedad de otros métodos para estimar las masas de estrellas solitarias. El método fotométrico que clasifica las estrellas por color y brillo es el más general, pero no es muy exacto. Astrosismología, que mide las fluctuaciones de luz causadas por pulsos de sonido que viajan a través del interior de una estrella, es muy preciso, pero solo funciona en varios miles de los más cercanos, estrellas más brillantes.

"Nuestro método puede medir la masa de una gran cantidad de estrellas con una precisión del 10 al 25 por ciento. En la mayoría de los casos, esto es mucho más preciso de lo que es posible con otros métodos disponibles, y lo que es más importante, se puede aplicar a estrellas solitarias para que no estemos limitados a binarios, "Dijo Stassun.

La técnica es una extensión de un enfoque que Stassun desarrolló hace cuatro años con la estudiante graduada Fabienne Bastien, quien ahora es profesor asistente en la Universidad Estatal de Pensilvania. Utilizando un software especial de visualización de datos desarrollado por un equipo neurodiverso de astrónomos de Vanderbilt, Bastein descubrió un patrón de parpadeo sutil a la luz de las estrellas que contiene información valiosa sobre la gravedad de la superficie de una estrella.

El año pasado, Stassun y sus colaboradores desarrollaron un método empírico para determinar el diámetro de las estrellas utilizando datos publicados del catálogo de estrellas. Implica combinar información sobre la luminosidad y temperatura de una estrella con los datos de paralaje de la Misión Gaia. (El efecto de paralaje es el aparente desplazamiento de un objeto causado por un cambio en el punto de vista del observador).

"Al combinar estas dos técnicas, Hemos demostrado que podemos estimar la masa de estrellas catalogadas por la misión Kepler de la NASA con una precisión de alrededor del 25 por ciento y estimamos que proporcionará una precisión de alrededor del 10 por ciento para los tipos de estrellas a los que se dirigirá la misión TESS. "dijo Stassun.

Establecer la masa de una estrella que posee un sistema planetario es un factor crítico para determinar la masa y el tamaño de los planetas que la rodean. Un error del 100 por ciento en la estimación de la masa de una estrella, que es típico usando el método fotométrico, puede resultar en un error de hasta un 67 por ciento en el cálculo de la masa de sus planetas. Esto es aproximadamente equivalente a la diferencia entre un Mercurio y una Tierra. Entonces, es extremadamente importante para evaluar adecuadamente la naturaleza de todos los mundos extraterrestres que los astrónomos han comenzado a detectar en los últimos años.