Una nueva mirada a las estrellas gigantes rojas ofrece información clave sobre las mediciones de distancias cósmicas y una forma de medir la expansión del universo con la mayor precisión.
En un universo en constante expansión, medir distancias cósmicas es como tratar de encontrar una regla confiable en un tejido vasto y en constante expansión. Una herramienta que utilizan los astrofísicos es la constante de Hubble (H0 ), que mide la velocidad con la que se expande el universo y establece la edad y el tamaño observable del universo.
Sin embargo, hay desacuerdo sobre el valor de H0 , debido a mediciones contradictorias derivadas de varios objetos celestes. El debate significa que nuestra comprensión de la física básica del universo es incompleta. Hay mucho en juego y la clave para encontrar una resolución es mejorar significativamente la precisión de las mediciones de distancia basadas en estrellas.
Ahora, un estudio publicado en The Astrophysical Journal Letters por el profesor de la EPFL Richard I. Anderson, el ex pasante de investigación de verano de la EPFL Nolan Koblischke (ahora en la Universidad de Toronto) y Laurent Eyer (Universidad de Ginebra) refina las mediciones de distancias cósmicas utilizando señales sonoras de gigantes rojas. "Descubrimos que las oscilaciones acústicas de las estrellas gigantes rojas nos dicen cómo medir mejor las distancias cósmicas utilizando el método de la 'punta de la rama de las gigantes rojas'", dice Anderson.
Expliquemos algunos términos. Las "gigantes rojas" son estrellas envejecidas. Adoptan un tono rojizo a medida que agotan el hidrógeno de sus núcleos y utilizan el hidrógeno exterior, lo que los hace más grandes y más fríos.
En los diagramas astronómicos, esta evolución conduce a una "rama de gigante roja", una desviación debida al aumento de brillo de la estrella. La punta de la rama de gigante roja (TRGB) es un punto crítico donde estas estrellas encienden helio, invirtiendo la evolución del brillo.
El TRGB, marcado por menos estrellas más brillantes encima en el diagrama, sirve como una "vela estándar" para mediciones de distancias cósmicas:comparando su brillo conocido con su brillo observado en galaxias distantes, los astrónomos pueden calcular la distancia, de manera muy similar a estimar el brillo de una bombilla. distancia por su luminosidad.
Los investigadores analizaron datos del Experimento de Lentes Gravitacionales Ópticas (OGLE) y de la misión Gaia de la ESA para examinar las gigantes rojas en la Gran Nube de Magallanes (LMC), una galaxia compañera cercana que orbita la Vía Láctea y sirve como laboratorio crucial para la comprensión. la física de las estrellas.
En un giro sorprendente, los científicos descubrieron que todas las estrellas en el TRGB en realidad varían periódicamente en brillo; Las ondas sonoras viajan a través de las estrellas como los terremotos en la Tierra, provocando que oscilen. Si bien estas oscilaciones se conocían previamente, se pasó por alto su importancia para las mediciones de distancia. Pero ahora permitieron a los investigadores distinguir las estrellas por edad, ofreciendo un enfoque más matizado para medir distancias en todo el universo.
Anderson explica:"Las estrellas gigantes rojas más jóvenes cerca del TRGB son un poco menos brillantes que sus primas mayores, y las oscilaciones acústicas que observamos como fluctuaciones de brillo nos permiten entender con qué tipo de estrella estamos tratando:las estrellas más viejas oscilan a frecuencia más baja, tal como un barítono canta con una voz más profunda que la de un tenor."
Esta distinción es crucial para garantizar mediciones de distancia altamente precisas necesarias para la cosmología y para obtener el mejor mapa del universo local, ya que existen estrellas gigantes rojas en prácticamente todas las galaxias.
El estudio también identifica varias mejoras en el método de distancia TRGB que son esenciales para comprender los debates recientes sobre la tensión constante del Hubble. "Ahora que podemos distinguir las edades de las gigantes rojas que forman el TRGB, podremos mejorar aún más la medición de la constante del Hubble basándose en ellas", afirma Anderson.
"Estas mejoras pondrán a prueba aún más la tensión constante del Hubble y pueden conducir a nuevos conocimientos innovadores sobre los procesos físicos básicos que deciden cómo evoluciona el universo".
Más información: Richard I. Anderson et al, Las gigantes rojas de pequeña amplitud aclaran la naturaleza de la punta de la rama de la gigante roja como una vela estándar, The Astrophysical Journal Letters (2024). DOI:10.3847/2041-8213/ad284d
Proporcionado por Ecole Polytechnique Federale de Lausanne
