Hacer un mapa 3D de nuestra galaxia sería más fácil si algunas estrellas se comportaran lo suficiente como para que podamos calcular las distancias a ellas. Sin embargo, las supergigantes rojas son los niños juguetones en el bloque cuando se trata de precisar sus ubicaciones exactas. Eso es porque parecen bailar, lo que dificulta señalar su lugar en el espacio. Ese bamboleo es una característica, no un error, de estas viejas estrellas masivas, y los científicos quieren entender por qué.

Entonces, al igual que con otros objetos desafiantes en la galaxia, los astrónomos recurrieron a modelos de computadora para descubrir por qué. Además, están utilizando las mediciones de la posición de la misión Gaia para entender por qué las supergigantes rojas parecen bailar.

Comprender las supergigantes rojas

La población de supergigantes rojas tiene varias características comunes. Estas son estrellas de al menos ocho veces la masa del sol, son enormes. Uno típico es de al menos 700 a 1000 veces el diámetro solar. A 3500 K, son mucho más fríos que nuestra estrella de ~6000 K, aunque medir esas temperaturas es complicado. Son súper brillantes en luz infrarroja, pero más tenues en luz visible que otras estrellas. También varían en su brillo, lo que (para algunos de ellos) puede estar relacionado con ese movimiento de baile. Más sobre eso en un momento.

Si el sol fuera una supergigante roja, la Tierra no existiría. Eso es porque la atmósfera de la estrella se habría extendido hasta Marte y se habría tragado nuestro planeta. Los ejemplos más conocidos de estos gigantes estelares son Betelgeuse y Antares. Las supergigantes rojas existen en toda la galaxia. Hay una población de ellos que puedes ver por la noche en un grupo cercano llamado Chi Persei. Es parte del conocido grupo doble.

La estructura de las supergigantes rojas

Entonces, tenemos esta población de estrellas que no se comportan como se esperaba y no se prestan a mediciones fáciles. ¿Porqué es eso? Se han expandido tanto que terminan con una gravedad superficial muy baja. Por eso, sus celdas convectivas (las estructuras que transportan el calor desde el interior a la superficie) se vuelven bastante grandes. Una celda cubre tanto como el 20-30% del radio de la estrella. Eso en realidad "interrumpe" el brillo de la estrella.

La convección no solo mueve el calor de adentro hacia afuera, sino que también ayuda a la estrella a expulsar material al espacio cercano. Y tampoco estamos hablando de pequeñas explosiones de gas y plasma. Una supergigante roja puede enviar mil millones de veces más masa al espacio que el sol. Toda esa acción hace que la estrella parezca espumosa y como si su superficie estuviera hirviendo locamente. En esencia, hace que la posición de la estrella parezca bailar en el cielo.

Supergigantes rojas en el gran esquema de las cosas

El material supergigante rojo se convierte en parte del "inventario" químico de las galaxias. Los elementos que crean estas estrellas se convierten en nuevas estrellas y mundos. Por lo tanto, es útil comprender bien cómo estas estrellas pierden su masa a lo largo de sus vidas. Todo es parte de la comprensión de la evolución estelar en la Vía Láctea y su impacto en el entorno cósmico. Es por eso que los astrónomos quieren rastrear la masa total que estas estrellas envejecidas expulsan al espacio. También miden la velocidad del viento estelar y calculan la geometría de la nube de "materia estelar" que envuelve a una supergigante roja.

Ahora, ¿qué tiene esto que ver con la acción de bailar? Bueno, la ebullición de las celdas de convección y la acumulación de una capa de material alrededor de la estrella se suma a su variabilidad. Es decir, afecta su brillo con el tiempo.

Una forma que usan los astrónomos para determinar la posición exacta de una estrella es usar su "fotocentro". Ese es el centro de luz de la estrella. Si la estrella varía en brillo (por la razón que sea), ese fotocentro cambia. No coincidirá con el baricentro. (Ese es el centro de gravedad común entre la estrella y el resto de su sistema. Es un componente en las mediciones de distancia). En esencia, el fotocentro varía a medida que cambia el brillo de la estrella. En combinación con la acción de las enormes células de convección, la estrella parece bailar en el espacio.

El baile cambia la distancia estimada

El "problema de la posición" de la supergigante roja atrajo a Andrea Chiavassa (Laboratoire Lagrange, Exzellenzcluster ORIGINS y el Instituto Max Planck de Astrofísica). Ella, el astrónomo Rolf Kudritzki (Universidad del Observatorio de Munich y el Instituto de Hawái) y un equipo científico crearon simulaciones de las superficies en ebullición y la variabilidad del brillo de las supergigantes rojas.

"Los mapas sintéticos muestran superficies extremadamente irregulares, donde las estructuras más grandes evolucionan en escalas de tiempo de meses o incluso años, mientras que las estructuras más pequeñas evolucionan en el transcurso de varias semanas", dijo Chiavassa. "Esto significa que se espera que la posición de la estrella cambie en función del tiempo".

En su Astronomía y Astrofísica estudio, el equipo comparó su modelo con estrellas en Chi Persei. Ese cúmulo fue medido por el satélite Gaia, por lo que las posiciones de la mayoría de sus estrellas son muy precisas. Bueno, todas menos las supergigantes rojas. "Descubrimos que las incertidumbres de posición de las supergigantes rojas son mucho mayores que las de otras estrellas. Esto confirma que las estructuras de su superficie cambian drásticamente con el tiempo, según lo previsto por nuestros cálculos", explicó Kudritzki.

Este cambio en la posición observable proporciona una solución para comprender las posiciones cambiantes de las supergigantes rojas. Eso, a su vez, presenta dificultades para medir distancias exactas a muchas de estas estrellas. El modelo actual también da pistas sobre la evolución de estos objetos. Pero saber qué hace que las estrellas bailen ofrece un camino hacia una solución al calcular sus distancias. Los modelos futuros ayudarán a los astrónomos a refinar esas distancias y brindarán más información sobre lo que les sucede a estas estrellas a medida que envejecen. + Explora más

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