¿Cómo diablos podrías mirar dentro de una estrella? Podrías romper los bisturíes y otras herramientas del oficio quirúrgico, pero buena suerte para llegar a unos pocos millones de kilómetros de la superficie antes de que su piel se derrita. Las estrellas de nuestro universo esconden muy bien sus secretos, pero los astrónomos pueden superar su inteligencia y han encontrado formas de mirar dentro de sus corazones usando, de todas las cosas, ondas sonoras.

Starquakes

"Ondas sonoras en el espacio" es una frase bastante confusa, pero no te preocupes estas ondas sonoras permanecen estrictamente dentro de sus esferas estelares. Cada estrella es una dinámica vorágine vibrante de intensa actividad frenética. En el interior tienes la locura del núcleo nuclear, forjando nuevos elementos por segundo a temperaturas de millones de grados. En el exterior tienes el vacío del propio espacio, más frío que frío a una temperatura apenas por encima de absolutamente cero.

El trabajo del cuerpo de una estrella es llevar todo ese calor del interior al exterior, adonde quiere desesperadamente ir. Si bien a lo largo de sus vidas las estrellas existen en un estado de equilibrio (no están explotando en una supernova ni colapsando en un agujero negro en este momento), cualquier alteración leve puede persistir en forma de ligeros golpes y contoneos a lo largo de la mayor parte de la estrella y en su superficie.

Los "golpes y meneos en todo el volumen" también se conocen como ondas sonoras.

Hay algunas formas diferentes en que las estrellas pueden comenzar a gritar. Si un parche o una capa completa de material estelar resulta ser un poco más denso que el promedio, puede atrapar la radiación debajo de él, evitando que se escape. Esto calienta la capa de forma anormal, haciendo que se eleve y se expanda, liberando el calor atrapado y permitiendo que la capa se enfríe y vuelva a asentarse en la forma en que comenzó, reiniciando todo el proceso. A medida que este ciclo continúa, ondas sonoras emanan de la pulsación, que abarca temporalmente toda la estrella.

La convección dentro de la estrella también juega un papel importante, a medida que las gotas gigantes de material estelar se abren paso hacia la superficie, toca la frialdad del espacio, liberar su calor, y volver a deslizarse hacia las profundidades ardientes. Esta continua agitación, como la superficie hirviendo de una olla de agua en la estufa, resuena en toda la estrella.

Incluso un compañero cercano puede impulsar la creación de ondas sonoras, mientras la gravedad del compañero en órbita tira y ajusta la estrella, extendiéndose con bofetadas y apretones gravitacionales invisibles, provocando más terremotos.

La simulación se encuentra con la realidad de las ondas sonoras

Las estrellas albergan todo tipo de vibraciones en su interior. Algunos solo duran un rato, algunos se quedan por mucho tiempo. Algunos se pegan solo a la superficie o debajo de ella, mientras que otros suben y bajan, rebotando en el núcleo denso en el proceso. Esto significa que las vibraciones son un diagnóstico muy útil de las condiciones de la estrella. ¿Qué edad tiene? ¿Qué porcentaje de elementos más pesados ​​nadan en su interior? ¿Cómo se conectan (o no) las distintas capas internas entre sí?

La mezcla particular de ingredientes que entran en cualquier estrella en particular cambia sutilmente el tipo de vibraciones que viven en la superficie. Es como la frenología estelar, pero en realidad es ciencia:el estudio de los golpes y ondulaciones en la superficie de una estrella revela su carácter.

Aquí es donde las computadoras entran en escena a lo grande, y por qué la astrosismología es un campo relativamente nuevo. No tenemos catálogo tras catálogo de disecado, muestra estrellas para compararlas con los especímenes vivos. En cambio, tenemos computadoras, muchas. Modelo tras modelo, horneamos todas las estrellas posibles en nuestros hornos de silicona, abarcando el rango de todo tipo de parámetro de entrada manejable.

Y también sintonizamos la física jugando y jugando con varias teorías sobre cómo funcionan las estrellas en el interior. ¿Qué tan bien están conectados los núcleos a las atmósferas? ¿Qué importancia tienen los campos magnéticos? ¿Cuál es la relación entre rotación y transferencia de calor? Preguntas importantes sin muchas respuestas.

Rebelión de las máquinas

Estas extensas simulaciones de estrellas ficticias nos dan el "catálogo posterior" necesario para compararlo con las observaciones. Pero las observaciones no son fáciles. No podemos observar la superficie de la mayoría de las estrellas; solo podemos observar a distancia mientras la luz de las estrellas se atenúa y se ilumina.

Parte de esa variación se debe a brotes aleatorios u otra actividad temperamental. Parte de esa variación se debe a que un planeta en órbita cruza la línea de visión. Y parte de esa variación se debe a que las ondas de sonido atraviesan la estrella y burbujean en la superficie, cambiando ligeramente el brillo en el brillo de la estrella.

Es aquí donde la teoría se encuentra con la realidad pero las observaciones son extremadamente cortas (no podemos observar las estrellas por mucho tiempo), e incompleto (no podemos ver todas las vibraciones en la superficie). Para darle un mejor sentido a todo Los astrónomos desarrollaron recientemente una línea completa de aprendizaje automático para comparar datos con modelos.

En esta tubería, los científicos entrenaron una red neuronal en las simulaciones, lo que le permite descubrir todas las relaciones sutiles entre los parámetros de entrada del modelo (masa de la estrella, metalicamente, etc.) y patrones de vibración en la superficie. Luego, utilizando ese conocimiento sofisticado, el algoritmo puede mirar estrellas reales con real, datos desordenados y encuentre la mejor coincidencia en los modelos. Esta técnica está todavía en su infancia cuando se trata de astrosismología, pero abre un futuro prometedor para la minería a través de muestras estelares, comprender cómo funcionan las estrellas en el interior.