NeoFronteras

Miden la masa de una enana blanca usando el fenómeno de lente gravitatoria

Área: Espacio — Sábado, 10 de Junio de 2017

Usan una técnica propuesta por Einstein en 1936 para medir la masa de una enana blanca empleando Relatividad General.

Foto

La Relatividad General (RG) fue confirmada gracias a que en 1919, durante un eclipse de sol, Eddington pudo medir la posición relativa de las estrellas del fondo.

Básicamente la masa del Sol curva el espacio a su alrededor y la luz de las estrellas sigue una geodésica en esa geometría, que es el camino más corto en un espacio curvado. Esto pasa siempre, pero sólo se puede ver durante un eclipse al tapar la Luna el brillante disco solar.

El fenómeno de lente gravitatoria se da para todo objeto astronómico. El caso más espectacular es, posiblemente, el de los cúmulos de galaxias, que, gracias a este fenómeno, evidencian galaxias mucho más lejana que vemos tal y como eran al poco de formarse el Universo y que están mucho más atrás del cúmulo. Pero también se da para otros casos, incluso el fenómeno se puede usar para detectar exoplanetas.

Ahora, un equipo de investigadores liderado por Kailash Sahu (Space Telescope Science Institute, Baltimore) ha usado este efecto para medir la masa de una enana blanca. Las enanas blancas son estrellas compactas que constituyen el estadio final de la evolución de las estrellas de baja masa, cuando ya han eyectado las capas superiores. La masa de este tipo de estrellas se puede deducir de los modelos de evolución estelar, pero las medidas directas son más bien escasas cuando hablamos de estrellas aisladas.

Estos investigadores han usado el telescopio Hubble para medir la posición relativa de una estrella de fondo cuando la enana blanca Stein 2051 B pasaba por delante de ella. El resultado obtenido confirma tanto la RG como los modelos de evolución estelar, por lo que permite intuir cómo es su estructura interna.

Este modo de medir masas estelares fue sugerido por el mismo Einstein en 1936, aunque sabía que alcanzar la precisión necesaria para medirlo era muy difícil, por lo que dijo que posiblemente nunca se usaría.

El efecto en un caso así es tan pequeño que se requiere un telescopio como el Hubble para poderlo medir. En concreto el cambio de posición durante el evento fue de sólo 2 milisegundos de arco. Esto es equivalente a que alguien en Londres lograse ver una hormiga sobre la superficie de una moneda situada a una distancia equivalente a Moscú. Se requiere una precisión en las medias 1000 mejores que las medidas que tomó Eddington en su día.

La masa que han calculado para Stein 2051 B es de 0,675 masas solares, que encaja con las predicciones teóricas.

Las masas de las estrellas se pueden medir en los sistemas dobles gracias a las leyes de Kepler, pero en el caso de estrellas individuales no se puede usar este método. Aunque Stein 2051 B tiene una enana roja como compañera, el método tradicional no se puede usar por estar una de otra demasiado lejos.

El nuevo método de lente gravitatoria proporciona un método independiente de determinar masas de estrellas.

Este estudio también ha permitido confirmar que el radio de una enana blanca está determinado por su masa, algo que fue propuesto en 1935 por Subrahmanyan Chandrasekhar.

Para poder realizar esta medida los astrónomos implicados tuvieron que revisar 5000 estrellas en los catálogos para ver cuáles se movían rápido por el cielo y cuáles podían pasar por encima de otra estrella de fondo.

Comprobaron que Stein 2051 B era una buena candidata. Esta estrella se encuentra a sólo 17 años luz de nosotros y se le estima una edad de 2,7 Ga. La estrella de fondo está a 5000 años luz de distancia a nosotros.

Luego usaron la cámara 3 del Hubble para observar el movimiento de la estrella durante dos años en los que se realizaron siete medidas. Esto les permitió predecir cuándo se daría el fenómeno de lente gravitatoria. Fenómeno que finalmente midieron. La observación no fue sencilla porque Stein 2051 B es 400 veces más brillante que la estrella del fondo.

Pese a todo, no siempre se puede usar esta nueva técnica, pues no es fácil que se dé el alineamiento de estrellas, sobre todo si se trata de alguna estrella en concreto. Aunque es posible que cuando se libere el catálogo de Gaia se puedan encontrar muchos candidatos.

Este mismo grupo de investigadores ya está usando la misma técnica y el Hubble para estudiar a Próxima centauri, que es la estrella más cercana a nosotros.

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=5584

Fuentes y referencias:
Artículo original.
Dibujo: NASA, ESA, and A. Feild (STScI)

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
Compartir »

10 Comentarios »

  1. Dr. Thriller:

    Un estupendo logro que viene a redundar que no por mucho presupuesto se aprovecha todo como se debe (porque además, el presupuesto no es mucho ni siquiera poco: es paupérrimo, respecto al total de dinero que se tira por mi artefacto favorito, incluso en los países que más gastan).

  2. Tomás:

    Si el radio de una enana blanca está determinado por su masa ¿sería que todas las enanas blancas tienen la misma densidad?. Como me parece imposible, consulto Wikipedia y me dice que el radio (medido en radios solares) es el inverso de la raiz cúbica de la masa (medida en masas solares). Así son las cosas.

  3. Albert:

    Tomás: ” … el radio … es … proporcional … al inverso de la raíz cúbica de la masa … Así son las cosas …”
    Sí así son, por lo tanto cuanto más masiva es una enana blanca, más pequeña es :)
    Saludos.

  4. petrus:

    Aquí tenemos una de las paradojas de la Física, a mi parecer del mismo tipo que la que se produce con la constancia de la velocidad de la luz, que parecen contradecir la lógica y la razón ordinarias. Se trata del hecho de que al añadir masa a la enana, su tamaño disminuya ¿?. Sin embargo, una vez descubierta la estructura atómica de la materia, tiene su explicación lógica y acaba siendo razonable.
    Algunos opinamos que las paradojas físicas solo lo son porque no conocemos el mecanismo íntimo de los fenómenos que las provocan. Espero vivir al menos hasta que se obtenga explicación lógica y razonable de la contracción relativista del tiempo y la paradoja de los gemelos …
    Y lo creemos porque si el universo no es razonable tampoco lo somos nosotros y entonces todo esto que escribo, y lo demás, es solo caos y desinformación.

  5. Tomás:

    Naturalmente, Albert, así es, lo que parece paradójico, aunque resulte matemáticamente incuestionable. Y, como es natural, esas matemáticas tienen en cuenta las propiedades conocidas de la materia.

  6. Tomás:

    Hubiese querido, “petrus” explicarte -¡a ti!- la famosa paradoja, pero sería un comentario larguísimo y además -estoy seguro- de que cuanto yo pudiera aclararte, lo sabes con creces. Hace ya muchos años -no sé si más de los que tengo (¡otra paradoja!)-, me planteaba que si la nave iba casi a la velocidad de la luz respecto a la Tierra, esta iba a la misma velocidad respecto a la nave, con lo cual la cosa se ponía difícil. Luego me aclaré al leer la explicación y sus consecuencias
    de que, aunque la Tierra podemos considerar que lleva un movimiento inercial, esto no sucede en la nave, puesto que ha de acelerar primero, dar la vuelta y desacelerar después, por lo que no es un sistema inercial. A partir de aquí lo dejo, porque estoy seguro de que todo esto y mucho más ya lo conoces y habrás sacado ya respuestas que quizá no acaben de satisfacerte y, de ahí, tus quejas.
    De todas formas, hay por ahí literatura suficiente, al menos para mí, que debo ser más simple.

  7. NeoFronteras:

    Algo muy interesante de este resultado es que la confirmación de la relación entre masa y tamaño de una enana blanca permite afirmar que los modelos de enanas blancas son correctos y que, por tanto, los modelos de supernovas de tipo Ia (que son una binaria en la que una es una enana blanca) son también correctos. Así que el uso de supernovas de tipo Ia como candelas estándar es correcto y se puede decir que la expansión acelerada del Universo (deducido a partir de estas candelas estándar) es correcta.

  8. Miguel Ángel:

    Entonces, querido Neo, este estudio resolvería las dudas que teníamos cuando nos estábamos planteando si esas mediciones realizadas con supernovas Ia eran correctas:

    http://neofronteras.com/?p=4698
    http://neofronteras.com/?p=4954

  9. JavierL:

    Pero, ¿seguro que podemos dar por sentado el modelo de las supernovas 1a? ¿Basándonos en la medida de una sola estrella? ¿No deberíamos esperar que midan unas 50 más? (por decir un número cualquiera)

  10. NeoFronteras:

    Bastaría un contraejemplo notorio para negarlo. De momento se cumple en este caso, pero cuando la misión Gaia de la ESA libere sus datos se podrán buscar casos similares, se podrán medir y se tendrá una buena estadística.

RSS feed for comments on this post.

Deje su comentario si lo desea (Normas de participación)

Este sitio web usa cookies, el lector, al navegar por él, acepta por defecto su uso. Esta entrada se cerrará automáticamente a comentarios a los 30 días de su aparición. Su comentario no se publicará al instante, necesita ser aprobado y su aparición puede demorarse (mucho más en periodo vacacional). No olvide escribir el código numérico antispam, es muy importante. El retorno de carro es automático. Por favor, si no va a intentar escribir correctamente no envíe comentarios. Los comentarios pueden ser editados o incluso eliminados si no cumplen las normas de participación.

Si tiene problemas comentando lea esto.

(obligatorio)

(obligatorio)


*