Un equipo internacional de astrónomos logró detectar signos de envejecimiento en la estrella supergigante roja T UMi. La estrella de la constelación de Little Bear atraviesa actualmente su último "hipo nuclear" "y pronto terminará su vida útil de 1.200 millones de años.

Imagina que eres una mosca y quieres descubrir cómo envejecen los humanos. No tiene tiempo para elegir una muestra y esperar:necesita trabajar con lo que ve ahora mismo, y tratar de darle sentido de alguna manera. Este es el problema central de descubrir la evolución estelar durante la vida humana.

La vida de las estrellas progresa muy gradualmente, y la mayoría de las veces no podemos detectar el paso del tiempo en estos objetos. Una excepción bien conocida a esta regla es una explosión de supernova, pero la gran mayoría de las estrellas no experimentan esta fase. Las estrellas similares al Sol terminan sus vidas mucho más silenciosamente:se convierten en supergigantes rojas y luego en nebulosas planetarias después de unos pocos miles de millones de años. y dejar solo una pequeña enana blanca como remanente.

Los astrónomos han reunido pruebas de esta secuencia al observar millones de estrellas, cada uno con diferente edad y masa, y calculando "típico, "o promedio, comportamiento utilizando modelos estelares. Sin embargo, Es difícil encontrar evidencia directa de que alguna estrella en particular siga este camino.

Investigadores del Observatorio Konkoly de la Academia de Ciencias de Hungría, Dr. László Molnár y Dr. László Kiss, y su colaborador internacional, Dra. Meridith Joyce, en la Universidad Nacional de Australia, ahora han logrado descubrir evidencia directa de esta evolución gracias a una breve ventana de oportunidad al final de la vida de las estrellas más pequeñas.

Durante los últimos millones de años, durante la transición de la estrella de gigante roja a enana blanca, la producción de energía en la estrella se vuelve inestable. Durante esta fase, la fusión nuclear estalla en lo profundo de su interior, causando "hipo, "o pulsos térmicos. Estos pulsos causan drásticos, cambios rápidos en el tamaño y brillo de la estrella, visibles durante siglos. Por lo tanto, es posible que se note un pulso térmico a lo largo de la vida humana, si el momento es el adecuado y sabemos dónde buscar los signos.

La identificación se ve favorecida por el hecho de que estas viejas estrellas también son estrellas variables. Las ondas sonoras hacen que se expandan y contraigan periódicamente, creando pulsaciones durante ciclos de un año. Estas variaciones de luz lentas pero muy conspicuas en muchas estrellas, incluyendo T UMi, han sido seguidos por generaciones de astrónomos profesionales y aficionados durante más de un siglo. A pesar de los términos similares, la pulsación y los pulsos térmicos son dos fenómenos distintos, y podemos utilizar el primero para buscar los signos reveladores del segundo:a medida que la estrella se encoge durante un pulso, las ondas sonoras alcanzan los límites más rápido, acortando los períodos de pulsación de un año.

T UMi no fue una estrella variable especialmente notable hasta la década de 1980, cuando su período de pulsación comenzó a acortarse drásticamente. Se teorizó que un pulso térmico fue la causa de este cambio rápido sin precedentes por parte de los astrónomos húngaros a principios de la década de 2000, pero los modelos evolutivos estelares no eran lo suficientemente precisos para hacer coincidir las observaciones con la teoría hasta hace poco.

Durante mucho tiempo, los investigadores húngaros tenían la intención de echar otro vistazo a T UMi cuando se dispusiera de mejores herramientas y más datos. Como explicó el Dr. Kiss, "Hoy dia, en la segunda década de la década de 2000, podemos modelar las estructuras interiores, evolución, y oscilaciones de estrellas con un detalle y una precisión incomparables, gracias a inmensos avances en el campo de la astrofísica numérica. La comprensión teórica de T Ursae Minoris solo se convirtió en una posibilidad real en los últimos 4-5 años, pero las investigaciones nunca han sido completamente descartadas ".

Y su paciencia valió la pena, ya que los datos recopilados por la red mundial de observadores de la Asociación Estadounidense de Observadores de Estrellas Variables (AAVSO) durante la última década resultaron ser cruciales:revelaron que apareció un segundo modo de pulsación en la estrella. Estas dos ondas sonoras distintas se "desafinan" cuando la estrella se encoge, lo que hace posible precisar las propiedades de la estrella con una precisión mucho mayor que nunca.

El co-investigador principal, el Dr. Meridith Joyce, de la Universidad Nacional Australiana en Canberra, llevó a cabo un modelado físico detallado de la estrella. Australia. A través de su colaboración, los astrónomos reprodujeron el comportamiento de T UMi con códigos de pulsación y evolución estelar de última generación.

"Aunque nuestras técnicas para modelar estrellas han mejorado significativamente en las últimas décadas, Está a la vanguardia de nuestras capacidades modelar un evento evolutivo tan breve con este tipo de precisión. El proyecto requirió el desarrollo de herramientas de extracción de datos y software completamente nuevos, ", dijo el Dr. Joyce. Para poner la dificultad de la tarea en contexto:los modelos están diseñados para trazar miles de millones de años de vida estelar, pero se requiere una precisión del orden de 5 a 10 años para calcular los períodos de pulsación.

Pero los modelos tuvieron éxito. En el final, los cálculos revelaron una evidencia muy fuerte de que T UMi está entrando en un pulso térmico, y, además, mostró que la estrella nació hace 1.200 millones de años con aproximadamente el doble de la masa del Sol. Esta es la estimación de masa y edad más precisa para este tipo de estrella única jamás lograda.

Y los modelos han revelado conocimientos no solo sobre el pasado de la estrella, pero también su futuro:los astrónomos han llegado a la conclusión de que esta fase de contracción durará entre 80 y 100 años en total, lo que significa que podremos ver la estrella expandirse hacia afuera nuevamente en otros 40-60 años. Probar esta predicción será muy simple:solo necesitamos las generaciones futuras de astrónomos aficionados para continuar observando las variaciones de luz en T UMi.

Mirando más allá en el tiempo los modelos también sugieren que la estrella está experimentando uno de sus últimos pulsos térmicos, y así podría entrar en su fase de enana blanca dentro de decenas a cientos de miles de años. "Es un pensamiento aleccionador que incluso los eventos 'rápidos', como el inicio del pulso térmico en una estrella, todavía se miden en décadas. Podría tomar toda la carrera científica de uno para finalmente demostrar, o refutar, este tipo de predicción. Sin embargo, planeamos vigilar a T UMi en el futuro previsible, "Dr. Molnár, co-investigador principal del estudio, concluido.

Esto proporcionará una de las pruebas más críticas y directas de nuestros modelos de evolución estelar hasta la fecha, pero, la observación directa de un pulso térmico también tiene implicaciones más amplias. Los pulsos térmicos enriquecen todo el Universo. Varios elementos, incluido el carbono, nitrógeno, estaño, y liderar, no son producidos por supernovas, sino más bien en las profundidades de viejas estrellas como T UMi.

Estos elementos pueden alcanzar la superficie de la estrella y entrar en el medio interestelar circundante por la mezcla inducida durante un pulso. Desde allí, los vientos estelares los empujan hacia la galaxia en forma de diminutas motas de polvo. Estos granos de polvo son los componentes básicos de las próximas generaciones de estrellas, haciendo la formación de planetas alrededor de estrellas, y quizás incluso vida basada en carbono en esos planetas, posible.

"Estamos emocionados de haber participado en este trabajo, "dijo la Dra. Stella Kafka, Director Ejecutivo de la AAVSO. "Este es un excelente ejemplo de colaboración entre astrónomos profesionales y nuestros observadores que proporcionaron datos minuciosamente durante décadas. Es genial ver nuevos resultados en un viejo favorito".

Los resultados de este estudio han sido publicados en El diario astrofísico . Una versión preimpresa está disponible gratuitamente en arXiv.