Crédito de imagen: ESO
Los astrónomos del Observatorio Europeo Austral han descubierto una estrella que es extremadamente plana. Todos los objetos giratorios en el espacio se aplanan debido a su rotación; incluso nuestra Tierra es 21 kilómetros más ancha en el ecuador que polo a polo. Pero esta nueva estrella, llamada Achernar, es un 50% más ancha en su ecuador que en sus polos. Obviamente está girando rápidamente, pero su forma no se ajusta a los modelos astrofísicos actuales. Debería estar perdiendo masa en el espacio al ritmo que está yendo. Tiempo para algunos modelos nuevos.
Para una primera aproximación, los planetas y las estrellas son redondos. Piensa en la Tierra en la que vivimos. Piense en el Sol, la estrella más cercana, y en cómo se ve en el cielo.
Pero si lo piensas más, te das cuenta de que esto no es completamente cierto. Debido a su rotación diaria, la Tierra sólida está ligeramente aplanada ("oblatada"): su radio ecuatorial es de unos 21 km (0,3%) más grande que el polar. Las estrellas son enormes esferas gaseosas y se sabe que algunas de ellas giran bastante rápido, mucho más rápido que la Tierra. Obviamente, esto haría que tales estrellas se aplanen. ¿Pero qué plano?
Observaciones recientes con el interferómetro VLT (VLTI) en el Observatorio Paranal de ESO han permitido a un grupo de astrónomos [1] obtener con mucho la visión más detallada de la forma general de una estrella caliente que gira rápidamente, Achernar (Alpha Eridani), la más brillante en la constelación del sur Eridanus (The River).
Encuentran que Achernar es mucho más plano de lo esperado: ¡su radio ecuatorial es más de un 50% más grande que el polar! En otras palabras, esta estrella tiene una forma muy similar al conocido juguete de peonza, tan popular entre los niños pequeños.
El alto grado de aplanamiento medido para Achernar, el primero en astrofísica observacional, ahora plantea un desafío sin precedentes para la astrofísica teórica. El efecto no puede ser reproducido por modelos comunes de interiores estelares a menos que se incorporen ciertos fenómenos, p. circulación meridional en la superficie ("corrientes norte-sur") y rotación no uniforme a diferentes profundidades dentro de la estrella.
Como muestra este ejemplo, las técnicas interferométricas finalmente proporcionarán información muy detallada sobre las formas, las condiciones de la superficie y la estructura interior de las estrellas.
Observaciones de VLTI de Achernar
Las observaciones de prueba con el interferómetro VLT (VLTI) en el Observatorio Paranal proceden bien [2], y los astrónomos han comenzado a explotar muchas de estas primeras mediciones con fines científicos.
Un resultado espectacular, recién anunciado, se basa en una serie de observaciones de la brillante estrella sureña Achernar (Alpha Eridani; el nombre se deriva de "Al Ahir al Nahr" = "El fin del río"), realizada entre septiembre 11 y 12 de noviembre de 2002. Los dos telescopios de prueba de siderostato de 40 cm que sirvieron para obtener la "Primera Luz" con el Interferómetro VLT en marzo de 2001 también se utilizaron para estas observaciones. Se colocaron en posiciones seleccionadas en la plataforma de observación VLT en la parte superior de Paranal para proporcionar una configuración "en forma de cruz" con dos "líneas de base" de 66 my 140 m, respectivamente, a 90? ángulo, cf. Foto PR 15a / 03.
A intervalos regulares, los dos telescopios pequeños apuntaban hacia Achernar y los dos haces de luz se dirigían a un foco común en el instrumento de prueba VINCI en el Laboratorio Interferométrico VLT ubicado en el centro. Debido a la rotación de la Tierra durante las observaciones, fue posible medir el tamaño angular de la estrella (como se ve en el cielo) en diferentes direcciones.
Perfil de Achernar
Un primer intento de medir la deformación geométrica de una estrella que gira rápidamente se llevó a cabo en 1974 con el Interferómetro de intensidad Narrabri (Australia) en la estrella brillante Altair por el astrónomo británico Hanbury Brown. Sin embargo, debido a limitaciones técnicas, esas observaciones no pudieron decidir entre diferentes modelos para esta estrella. Más recientemente, Gerard T. Van Belle y sus colaboradores observaron a Altair con el Interferómetro Palomar Testbed (PTI), midiendo su relación axial aparente como 1.140? 0.029 y colocando algunas restricciones sobre la relación entre la velocidad de rotación y la inclinación estelar.
Achernar es una estrella del tipo B caliente, con una masa 6 veces mayor que la del Sol. La temperatura de la superficie es de aproximadamente 20,000 ° C y se encuentra a una distancia de 145 años luz.
El perfil aparente de Achernar (PR Photo 15b / 03), basado en aproximadamente 20,000 interferogramas VLTI (en la banda K a una longitud de onda de 2.2 μm) con un tiempo de integración total de más de 20 horas, indica una relación axial sorprendentemente alta de 1.56? 0,05 [3]. Obviamente, esto es el resultado de la rápida rotación de Achernar.
Implicaciones teóricas de las observaciones de VLTI
El tamaño angular del perfil elíptico de Achernar como se indica en la foto PR 15b / 03 es 0.00253? 0.00006 arcsec (eje mayor) y 0.00162? 0.00001 arcsec (eje menor) [4], respectivamente. A la distancia indicada, los radios estelares correspondientes son iguales a 12.0? 0.4 y 7.7? 0.2 radios solares, o 8.4 y 5.4 millones de km, respectivamente. El primer valor es una medida del radio ecuatorial de la estrella. El segundo es un valor superior para el radio polar: dependiendo de la inclinación del eje polar de la estrella a la línea de visión, puede ser incluso más pequeño.
La relación indicada entre los radios ecuatorial y polar de Achernar constituye un desafío sin precedentes para la astrofísica teórica, en particular con respecto a la pérdida de masa de la superficie mejorada por la rotación rápida (el efecto centrífugo) y también la distribución del momento angular interno (la velocidad de rotación en diferentes profundidades).
Los astrónomos concluyen que Achernar debe rotar más rápido (y por lo tanto, más cerca de la velocidad "crítica" (ruptura) de aproximadamente 300 km / seg) de lo que muestran las observaciones espectrales (aproximadamente 225 km / seg desde el ensanchamiento de la espectral líneas) o debe violar la rotación del cuerpo rígido.
El "aplanamiento observado" no puede ser reproducido por el "modelo Roche" que implica rotación de cuerpo sólido y concentración de masa en el centro de la estrella. El fracaso de ese modelo es aún más evidente si se tiene en cuenta el llamado efecto de "oscurecimiento de la gravedad": esta es una distribución de temperatura no uniforme en la superficie que ciertamente está presente en Achernar bajo una deformación geométrica tan fuerte.
panorama
Esta nueva medición proporciona un buen ejemplo de lo que es posible con el interferómetro VLT ya en esta etapa de implementación. Es un buen augurio para los futuros proyectos de investigación en esta instalación.
Con la técnica interferométrica, ahora se están abriendo nuevos campos de investigación que finalmente proporcionarán información mucho más detallada sobre las formas, las condiciones de la superficie y la estructura interior de las estrellas. Y en un futuro no muy lejano, será posible producir imágenes interferométricas de los discos de Achernar y otras estrellas.
Fuente original: Comunicado de prensa de ESO
