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17 Nov. 2017

MARIA BERGEMANN: “Los cambios minúsculos en las propiedades físicas de las estrellas pueden tener efectos radicales en sus espectros”

Maria Bergemann, astrofísica del Instituto Max Planck de Astronomía en Heidelberg (Alemania), es una de las profesoras invitadas a la XXIX Canary Islands Winter School of Astrophysics que organiza el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) en colaboración con la Universidad de La Laguna (ULL) en la sede de la Universidad Nacional de Educación a Distancia (UNED). Sus clases se centran en un tipo de estrellas muy concreto, caracterizadas por su temperatura y denominadas “estrellas de tipo tardío”, así como en los fenómenos y la física que las gobiernan y los retos que presentan estos astros desde el punto de vista del transporte radiativo, tema "estrella" de la Escuela en esta edición.

Por Elena Mora (IAC)

“El parámetro astrofísico básico que distingue las estrellas de "tipo tardío" de las estrellas de "tipo temprano" es su temperatura superficial”

“El mayor reto al hacer modelos de transporte radiativo de estrellas de tipo tardío es combinar la convección bajo su superficie y las densidades de sus capas más externas”

“La solución al problema de la desigualdad de género empieza con su reconocimiento”

Respuesta: La definición de estrella de tipo tardío es muy amplia: abarca una amplia variedad de objetos, con diferentes masas, radios, luminosidades y en diferentes etapas evolutivas. El parámetro astrofísico básico que distingue las estrellas de "tipo tardío" de las estrellas de "tipo temprano" es su temperatura superficial (efectiva), es decir, el flujo radiativo total que emerge de la superficie estelar. Las estrellas de tipo tardío son aquellas con tipos espectrales F, G, K y M, que corresponden aproximadamente a la temperatura efectiva del Sol (5777 grados Kelvin), con una variación de 2000. Algunas de estas estrellas tienen una dinámica extremadamente violenta en la superficie, otras son más tranquilas (como el Sol), otras pulsan (como los latidos de un corazón), otras tienen fuertes vientos estelares, escudos polvorientos y pierden masa. Las enanas M y supergigantes M, aunque ambas con una convección potente que penetra hasta capas muy profundas, son completamente diferentes en radios y tiempos de vida: las enanas M son diminutas, unas 10 veces más pequeñas que el Sol con una vida muy larga, casi "para siempre" en escalas cósmicas. Por el contrario, las estrellas masivas, las supergigantes M, pueden ser tan grandes como nuestro sistema solar (1500 radios solares).

P: ¿Cómo podemos conocer las propiedades físicas y los procesos que ocurren en estas estrellas?

R: La única forma de entender qué procesos físicos ocurren en las estrellas es a través de una combinación de teoría y observaciones. Hay modelos recientes muy sofisticados de atmósferas estelares que describen cómo la energía escapa de la estrella al espacio, así como de evolución estelar, que explican la evolución temporal de la producción de energía en las estrellas y los cambios en su estructura global desde el núcleo a la superficie. Estos modelos se pueden usar para predecir "observables" básicos, por ejemplo, los espectros de radiación. Como resultado, los cambios minúsculos en las propiedades físicas de las estrellas pueden tener efectos radicales en sus espectros. Comparando así los espectros estelares teóricos y observados, podemos deducir qué procesos físicos tienen lugar dentro y en la superficie de las estrellas.

P: Desde el punto de vista del transporte radiativo, tema de la Escuela de este año, ¿qué problemas plantean las estrellas de tipo tardío?

R: Las estrellas de tipo tardío tienen una estructura superficial muy compleja, como ya sabemos por las observaciones de nuestro propio sol. La convección por debajo de la superficie cambia la estructura de las atmósferas de estas estrellas y tiene un gran efecto en el transporte radiativo de las capas superficiales. Además, las densidades en las capas superficiales son tan bajas que las condiciones están lejos del equilibrio termodinámico local. El mayor desafío es combinar estos dos ingredientes físicos al hacer modelos de transporte radiativo, y usar los modelos de espectros de radiación resultantes en el diagnóstico de los parámetros fundamentales y las abundancias químicas de las estrellas.

P: Hace un par de semanas, el IAC organizó el Gender in Physics Day, una reunión para fomentar la igualdad de género en los centros europeos de investigación de Física. Durante esos días, los participantes se percataron de que todavía hay un sesgo de género en la investigación científica, que existe la brecha salarial entre mujeres y hombres y dificultades para promocionar a los puestos directivos, etc... Como mujer y científica que lidera un grupo de investigación, ¿alguna vez ha experimentado alguna de estas situaciones ¿Cuál es su opinión sobre este tema?

R: La igualdad de oportunidades, que también incluye la igualdad de género, es un tema extremadamente relevante en la sociedad moderna. La Física y la Astronomía son las disciplinas clásicas donde las científicas están tradicionalmente subrepresentadas por varias razones, tanto históricas como sociales y culturales. Como docente en todos los niveles, incluso a menudo visitando escuelas primarias, encuentro devastador ver muchas niñas muy interesadas en Astronomía y Física, y cuántas de ellas (un pequeño porcentaje) realmente llegan a desarrollar una carrera científica exitosa. La solución del problema comienza con su reconocimiento, y en ese sentido los diferentes países y sistemas académicos están tomando medidas para promover la enseñanza de la Astronomía en grupos minoritarios y apoyarlos con, por ejemplo, programas de tutorización y de oportunidades educativas (EOP, de sus siglas en inglés). Además, cada uno de nosotros debe participar activamente y contribuir a la solución de este problema, comprendiendo, apoyando e incentivando a los demás, y, sobre todo, siendo imparciales y abiertos a las actitudes y personalidades diferentes de cada persona.

P:¿Qué temas tratará en la Escuela?

R: Mis clases se dedicarán a la física y la fenomenología de las estrellas tardías, tocando los elementos esenciales de la física de la estructura interior y las atmósferas estelares. Ahora estamos dando avances gigantescos en este campo de la Astronomía. Se han revelado nuevos mecanismos físicos fascinantes que actúan en las estrellas gracias a observaciones obtenidas con nueva instrumentación, como la interferometría y la espectroscopía de alta resolución. También el desarrollo de modelos dinámicos multidimensionales, impulsados por nuevos esquemas numéricos y la disponibilidad de supercomputadoras, han resultado en una nueva comprensión, a veces innovadora, de la estructura estelar, así como de la vida y la muerte de las estrellas. Recurriré al conocimiento clásico de los libros de texto sobre estrellas de tipo tardío, pero lo insertaré en los nuevos paradigmas, surgidos en los últimos años, en un intento de dar una visión actualizada del campo de la física de las estrellas tardías y proporcionar una perspectiva para los desarrollos futuros.

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