Mira hacia el cielo en una noche clara y verás muchas estrellas. A veces parecen casi al alcance o al menos un corto viaje en cohete. Pero la estrella más cercana a la Tierra, sin contar nuestro sol, está a más de cuatro años luz de distancia, a una distancia de 25 billones de millas.

Hay más de 100 mil millones de estrellas en nuestra Vía Láctea, y, si bien hemos aprendido mucho sobre ellos, hay relativamente pocos cuyo tamaño se haya medido directamente porque están muy lejos. El tamaño de una estrella es una pieza clave de información que desvela muchos otros misterios sobre ella. Se han utilizado varios métodos para medir el tamaño de las estrellas, sin embargo, cada uno tiene sus limitaciones.

Pero ahora un equipo internacional, incluidos investigadores de la Universidad de Delaware, ha descubierto una nueva forma de determinar el tamaño de las estrellas. Su método se basa en las capacidades únicas del Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System (VERITAS) en el Observatorio Fred Lawrence Whipple en Arizona, y en los asteroides que pasan en el momento y lugar correctos.

Usando la técnica, una colaboración de 23 universidades e institutos de investigación, dirigido por Tarek Hassan de Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) y Michael Daniel del Observatorio Astrofísico Smithsonian, ha revelado los diámetros de una estrella gigante 2, A 674 años luz de distancia, y una estrella similar al sol a una distancia de 700 años luz, la estrella más pequeña medida en el cielo nocturno hasta la fecha. La investigación se informó el lunes, 15 de abril en la revista Astronomía de la naturaleza .

Evaluando una estrella

"Conocer el tamaño de una estrella es de suma importancia, "dijo Jamie Holder, profesor asociado del Departamento de Física y Astronomía de la UD y coautor del estudio. "El tamaño y el calor de una estrella te dice cómo nació, cuanto tiempo brillará, y cómo morirá eventualmente ".

Sin embargo, casi cualquier estrella en el cielo está demasiado lejos para ser medida con precisión incluso por los mejores telescopios ópticos.

"No se puede resolver la imagen puntiaguda de una estrella, "Dijo Holder." Se verá borroso a través de su telescopio ".

Para superar esta limitación, Los científicos utilizan un fenómeno óptico llamado difracción para medir el diámetro de una estrella. Cuando un objeto pasa frente a una estrella, un evento llamado "ocultación, "La sombra y el patrón circundante de ondas de luz se pueden usar para calcular el tamaño de la estrella.

En este estudio piloto, el objeto que pasaba frente a la estrella era un asteroide, un fragmento de escombros espaciales probablemente sobrante de cuando se formaron los planetas hace unos 4.600 millones de años.

Los asteroides viajan a una velocidad promedio de 15 millas por segundo, lo que se sumó al desafío del equipo. Normalmente, Los telescopios VERITAS observan el leve destello azulado que producen las partículas cósmicas de alta energía y los rayos gamma cuando atraviesan la atmósfera de la Tierra. Si bien los telescopios no producen las mejores imágenes ópticas, son extremadamente sensibles a las variaciones rápidas de la luz, incluyendo la luz de las estrellas, gracias a su enorme superficie espejada, segmentado en hexágonos como el ojo de una mosca. Holder participó en la construcción y puesta en servicio de los telescopios en 2006, y todos los módulos de sensores de luz para los cuatro telescopios se ensamblaron en la UD.

Estudiante de doctorado de la UD hace observaciones pioneras

Usando los cuatro grandes telescopios VERITAS el 22 de febrero, 2018, El equipo pudo detectar claramente el patrón de difracción de la estrella TYC 5517-227-1 cuando pasó el asteroide Imprinetta de 60 kilómetros (37 millas). El estudiante de doctorado de la UD Tyler Williamson estuvo allí para la observación.

"Fue la primera vez que realizamos este tipo de medición, así que nos aseguramos de darnos suficiente tiempo para configurar y seguir el procedimiento al pie de la letra, "dijo Williamson, quien fue uno de los tres científicos en el turno de esa noche. "La ocultación en sí toma solo unos segundos, pero apuntamos con el telescopio a la estrella durante unos 15 minutos más o menos para obtener una estimación de cómo se ve antes y después del evento. Si quieres detectar una sombra, necesitas saber cómo se ve el objeto sin que nada lo bloquee ".

Generalmente, cuando la tripulación toma datos, una computadora les brinda una vista en tiempo real de lo que están recolectando a medida que ingresa. Pero no había forma de que vieran que ocurría esta ocultación. Simplemente tenían que apuntar con el telescopio y esperar.

"Nadie estaba seguro de que la ocultación sería visible desde nuestra ubicación en primer lugar, ", dijo." La estimación más reciente que teníamos al entrar en la noche era que había alrededor de un 50 por ciento de posibilidades de que la sombra se proyectara sobre nuestro observatorio:el asteroide es pequeño, y había incertidumbres en el tamaño y la trayectoria, lo que hace imposible decir con certeza dónde caerá la sombra ".

La tripulación tomó los datos lo envió por correo electrónico a los investigadores principales del proyecto, y lo llamó una noche.

"I remember waking up the following afternoon to an email from the PIs with a nice plot showing a clear detection of the shadow, " Williamson said. "We were all very excited, y, as observers, we were quite happy to be a part of the result."

The VERITAS telescopes allowed the team to take 300 snapshots every second. From these data, the brightness profile of the diffraction pattern could be reconstructed with high accuracy, resulting in an angular, or apparent, diameter of the star of 0.125 milliarcseconds. Together with its distance of 2, 674 light-years, the scientists determined that the star's true diameter is 11 times that of our sun, categorizing it as a red giant star.

According to Holder, this star is about 200 million times farther away from us than the sun, but it's still well within our Milky Way Galaxy, que es 100, 000 light years across.

The researchers repeated the feat three months later on May 22, 2018, when asteroid Penelope with a diameter of 88 kilometers occulted the star TYC 278-748-1. The measurements resulted in an angular size of 0.094 milliarcseconds and a true diameter of 2.17 times that of our sun—the smallest star ever measured directly.

But "small" is relative. "This star is a G dwarf, twice as big as our sun and about 700 times farther away from us than our closest star, " Holder said.

While the new technique delivers a ten times better resolution than the standard method astronomers have been using, based on lunar occultation, and is twice as sharp as size measurements using interferometric techniques, Holder said the team is working to refine it for even greater accuracy.

"Asteroids pass by Earth every day, " Holder said. "VERITAS is gearing up to increase its observations and extend its observation range, building data on a whole new population of stars."