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9 Feb. 2010

A la escucha de otras estrellas

Una vez se hubieron observado y estudiado las oscilaciones en la superficie el Sol y los científicos comprendieron su potencial para, a partir de ellas, inferir sus características internas, fue sólo cuestión de tiempo extender las aplicaciones de la Heliosismología a otras estrellas

Annia Domènech

Las técnicas utilizadas en Sismología Solar y Estelar son exactamente las mismas, pero trabajar con estrellas supone un reto mayor que con el Sol ya que están mucho más lejos, por lo que llega menos luz procedente de ellas y es más difícil observar las pequeñas fluctuaciones de las oscilaciones responsables de los cambios en el brillo que se miden. Con el Sol, aunque el proceso sea también complejo, es posible concentrar toda su luminosidad de manera que aparezca como un punto (como una estrella cualquiera); o bien, como está próximo, tomar imágenes en gran resolución de su esfera, y ver cómo se propagan  las ondas de una zona a otra.

El salto a la Astrosismología

William Chaplin de la Universidad de Birmingham, cuenta durante la “IV Conferencia Internacional HELAS” que la Sismología Estelar exigió el desarrollo de instrumentación que permitiera observar en las estrellas dichos efectos, y posicionarla en satélites para que, al estar por encima de la atmósfera de la Tierra, pudiera medir de modo continuo y con mejor calidad. Añade que, pese al impulso tecnológico, “todavía no se puede obtener una imagen de gran tamaño del disco de una estrella.  Esto conlleva que sólo podemos observar las ondas que se propagan de manera global (a diferencia de lo que ocurre con el Sol)”.

Hasta hace poco tiempo, la determinación de la masa, el radio y la edad en las estrellas se hacía mediante técnicas no sismológicas, con grandes errores en los resultados.  La sismología está mejorando mucho esta situación. Chaplin destaca que “empieza a ser posible hacer imágenes de la superficie de grandes estrellas relativamente cercanas a nosotros. Y en 20 ó 30 años la tecnología permitirá su observación en detalle, hacer lo mismo que actualmente con el Sol. No sé si ocurrirá en mi vida laboral”.

Como cualquier objeto, las estrellas pueden clasificarse de mil formas diferentes, en su caso dependiendo de su temperatura, volumen, radio, edad…  Los sismólogos las ordenan también en función de sus pulsaciones. Con la sismología se pueden estudiar muchas estrellas distintas: más pequeñas que nuestro Sol (de un 30 a un 40% de la talla solar), que son más frías y con oscilaciones más débiles y difíciles de distinguir; de un tamaño equivalente; y estrellas más grandes y calientes que él. Y también estrellas que fueron en su pasado como el Sol, pero que se encuentran al final de su ciclo de vida por lo que se han expandido y convertido en gigantes rojas. Éstas son mucho más fáciles de observar, pues sus oscilaciones son muy pronunciadas.

Ida al espacio

Gran parte del conocimiento que podemos obtener con la sismología está limitado por cuán fácil o difícil es medir las firmas sismológicas: las pulsaciones. Todas las estrellas oscilan, la cuestión es si es posible detectarlo. Las misiones espaciales, como CoRoT (COnvection ROtation and planetary Transits), Kepler y, quizás próximamente, PLATO (PLAnetary Transits and Oscillations of stars) suponen un gran avance en el estudio de las vibraciones estelares.

CoRoT, una misión dedicada a la búsqueda de exoplanetas, ha descubierto siete planetas, uno de ellos el más parecido a la Tierra en masa y radio encontrado hasta el momento. Sus primeros resultados revelaron la necesidad de entender la formación estelar para comprender la de los planetas, pues tienen lugar juntamente, y propiciaron la introducción de la opción sismológica en Kepler, una misión inicialmente diseñada para encontrar planetas en torno a otras estrellas cuyos primeros resultados han sido dados a conocer a la comunidad científica durante la reunión de HELAS celebrada en Lanzarote (Islas Canarias).

Conny Aerts, investigadora de la Universidad Católica de Lovaina, afirma al respecto que “los primeros datos de Kepler muestran que es posible comprender la sismología de una estrella que tiene planetas, y a partir de ella determinar su edad y cómo está construida”.  Aerts lamenta que todavía no entendamos bien la relación entre estrellas y planetas, y se pregunta si el hecho de que el Sistema Solar parezca distinto al resto de sistemas planetarios es debido a que nos falta información o a que realmente es un caso único.

CoRoT mostró que hay planetas allí fuera, no sólo en el Sistema Solar, y Kepler que las características de las estrellas con planetas pueden ser investigadas mediante un análisis sismológico. Para llegar más lejos en el estudio de las oscilaciones estelares, está en estudio PLATO, una misión de la Agencia Espacial Europea (ESA) dentro del programa Cosmic Vision para el periodo 2015-2025. PLATO sería la primera en estudiar de forma adecuada en cúmulos estelares estrellas muy brillantes que también puedan ser observadas de manera complementaria con telescopios en tierra como el futuro E-ELT (Extremely Large Telescope). Se trata de una gran misión con el objetivo de arrojar luz sobre la formación de estrellas y planetas.

Aerts cree que los primeros resultados de Kepler prueban observacionalmente que lo que se desea conseguir con PLATO es factible. Muy recientemente se demostró que es posible hallar con precisión la edad de la estrella con un planeta de la talla de Júpiter a su alrededor.  Con PLATO se quiere lograr el mismo resultado pero para planetas del tamaño de la Tierra. Esta misión ayudaría a entender el lugar de la Tierra en la gran variedad de sistemas planetarios.

La Astrosismología, también en tierra

Para la observación del Sol en continuo, las redes de telescopios como GONG (Global Oscillation Network Group) en tierra existen desde hace treinta años, ahora es comienzo de las estelares. La futura red SONG (Stellar Observations Network Group) tiene como objetivo la observación sin interrupciones de estrellas durante meses, y se espera que conste de ocho telescopios. El primero, ya en construcción, se va a ubicar en Tenerife. 

Joergen Christensen-Dalsgaard, de la Universidad de Aarhus y perteneciente al KASC (Kepler Asteroseismic Science Consortium), un grupo de trescientos científicos que trabajan en el análisis de los datos para la Astrosismología de la misión Kepler, no tiene ninguna duda de que las misiones terrestres y espaciales no son excluyentes. Comparando las aportaciones de Kepler con las futuras de SONG, Christensen-Dalsgaard asegura que “con Kepler se observan muchas estrellas, pero con menor detalle; con SONG serán menos pero con una mejor calidad. Son muy complementarias. La diferencia es que con Kepler observamos las variaciones de intensidad de la estrella, mientras que con SONG vamos a observar las variaciones en la velocidad radial. Y es más difícil ver las oscilaciones si observas intensidad que velocidad”. Y es entusiasta con los resultados de Kepler: “Hemos esperado décadas para obtener datos como los que nos proporciona Kepler.  Creo que va a haber una revolución en el conocimiento de la Astrosismología y de la estructura y evolución estelar“. 

Los asistentes al último encuentro de HELAS se manifiestan convencidos de la relevancia de la contribución que la sismología aplicada a estudio del Sol y otras estrellas puede hacer a una mejor comprensión del Universo. Rafael García,  investigador del CEA (Commissariat à l'Énergie Atomique), lo explica de manera muy gráfica entre los paisajes volcánicos de la isla canaria donde están reunidos los sismólogos solares y estelares: “El Sol, a través de la sismología es la piedra en la cual se basan la mayor parte de los modelos de evolución estelar. Y la evolución de las estrellas va a dictaminar la de las galaxias, y así  sucesivamente. El Sol es la primera piedra a partir de la cual se puede construir un gran edificio“.

Más información:
IV Conferencia Internacional HELAS
http://www.iac.es/congreso/helas4/

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