Uso de observaciones antiguas para clasificar estrellas


Las estrellas no suelen evolucionar lo suficientemente rápido como para que los humanos las noten cambiar en el transcurso de una vida. Incluso cien vidas no servirán: los procesos astronómicos son demasiado lentos. Pero no siempre. Hay algunas fases de la evolución estelar que ocurren rápidamente y, cuando lo hacen, se pueden rastrear.

Un nuevo artículo publicado en ArXiv la semana pasada utiliza observaciones astronómicas encontradas en textos romanos antiguos, registros astronómicos medievales y manuscritos de la dinastía Han de China para rastrear la evolución reciente de varias estrellas brillantes, incluida la supergigante roja Antares y Betelgeuse: una de las más dinámicas. estrellas en nuestro cielo. Con observaciones de todo el registro histórico, el artículo sugiere que Betelgeuse puede haber pasado recientemente por la brecha de Hertzsprung, la fase de transición entre una estrella de secuencia principal y su clasificación actual como supergigante roja.

Impresión artística de Antares. Crédito: M. Kornmesser / ESO

Si examinara todas las estrellas del cielo nocturno por su color y luminosidad, vería que la mayoría de las estrellas caen dentro de un patrón distinto conocido como secuencia principal (la fase de combustión de hidrógeno de la vida de una estrella), con un número menor de estrellas que caen dentro de una segunda categoría de gigantes (estrellas moribundas que han consumido todo el hidrógeno en sus núcleos). Examinar estrellas de esta manera y trazarlas en un gráfico se denomina diagrama de Hertzsprung-Russell, y es una herramienta útil para comprender la evolución estelar. Una de las características clave del diagrama es una clara brecha entre la secuencia principal y las estrellas gigantes, conocida como la brecha de Hertzsprung. Esta brecha en realidad no significa que las estrellas no existan dentro de esa brecha, sino que las estrellas no permanecen allí por mucho tiempo. Es una fase de transición, que se puede cruzar en unos pocos miles de años, lo que significa que atrapar una estrella en el medio de la fase es raro, de ahí la brecha en el diagrama.

Con suerte, esta fase de transición de corta duración teóricamente podría observarse dentro del registro histórico escrito de la humanidad, para cualquier número de estrellas.

Los candidatos clave para un estudio de este tipo son estrellas supergigantes rojas cercanas y brillantes visibles a simple vista, lo que significa que podrían haber sido observadas y estudiadas antes que los lentes telescópicos modernos. Algunos ejemplos ideales incluyen Antares, una supergigante roja variable en la constelación de Scorpius, y Betelgeuse (el hombro derecho de Orión), una estrella de aproximadamente 10 millones de años que ya no quema hidrógeno en su núcleo. Acercándose al final de su vida, se espera que Betelgeuse explote en una espectacular supernova en algún momento de los próximos 100.000 años (astronómicamente hablando, eso no es mucho tiempo).

La mayor parte de nuestro conocimiento sobre estas estrellas proviene de observaciones modernas. Sin embargo, las técnicas modernas de detección remota no son perfectas y es valioso tener múltiples metodologías redundantes para calcular las fases de la evolución estelar. Por lo tanto, el registro histórico puede ayudar a corroborar o restringir las predicciones de la astrofísica moderna.

Un marcador clave de la transición a través de la brecha de Hertzsprung es un cambio de color hacia el extremo rojizo del espectro. Como tal, las descripciones históricas de Betelgeuse o Antares que denotan algo más que rojo insinuarían una transición reciente.

Es posible que se sienta inclinado a descartar los textos históricos como potencialmente engañosos o inexactos; además, una descripción vaga de una estrella como «rojiza» no es muy útil desde el punto de vista científico según los estándares actuales. Pero el valor real de los documentos históricos ocurre cuando los escritores antiguos hacen comparaciones entre distintos objetos astronómicos: Betelgeuse a Saturno o Antares a Marte, por ejemplo. Ese tipo de declaraciones nos brindan un conjunto de datos mucho más medible, si bien aproximado, para trabajar, porque podemos hacer las mismas comparaciones en el cielo de hoy con equipos modernos.

Este es exactamente el tipo de datos que los autores del artículo, dirigidos por Ralph Neuhäuser (AIU Jena), pudieron encontrar. Excavando en una variedad de registros históricos, descubrieron varias descripciones tempranas de supergigantes brillantes como Betelgeuse y Antares. Una de las fuentes clave de Betelgeuse fue «De Astronomica», un texto romano atribuido a Gaius Julius Hyginus (64 a. C.-17 d. C.), el guardián de la biblioteca palatina durante el reinado de Augusto César. «De Astronomica» afirma, en una traducción literal, que «La estrella del sol… el cuerpo es grande [es decir, brillante], y de color/coloración ardiente/ardiente; similar a la estrella que está en el hombro derecho de Orión [es decir, Betelgeuse]… Muchos han dicho que esta estrella es [la estrella] de Saturno».

Un diagrama de Hertzsprung-Russell, con la brecha de Hertzsprung entre las estrellas de la secuencia principal y las gigantes rojas. Esta brecha indica una etapa de vida de las estrellas que no dura mucho, lo que hace que las observaciones de estrellas con esa luminosidad y color sean raras. Crédito: Richard Powell (Wikimedia Commons)

Aparte, la tradición de llamar a Saturno «la estrella del sol», como lo hace Hyginus, se remonta a los primeros textos babilónicos, y puede haberse originado porque el movimiento de Saturno en el cielo es el más constante de todos los planetas, y su El período sinódico (su movimiento aparente en el cielo) coincide con la duración del año solar. Hyginus describe el color de Betelgeuse como similar a Saturno, que claramente no es rojo (Marte sería la comparación obvia para una estrella roja). Esto sugiere que hace casi dos mil años, es posible que Betelgeuse aún no haya entrado en su etapa de vida actual como una supergigante roja.

Una segunda fuente romana de un siglo después, el Almagesto, enumera las estrellas rojas más brillantes del cielo, incluida Antares, pero Betelgeuse no aparece en la lista.

Mientras tanto, en todo el mundo, Sima Qian (145-187 a. C.), un «archivista principal» de la dinastía Han de China occidental, escribió un tratado sobre los cuerpos celestes llamado Tianguan shu. En este manuscrito, Sima Qian describe a Betelgeuse como amarilla, mientras que Antares era roja. Este relato corroborante de una cultura completamente diferente fortalece el caso de un cambio de color en Betelgeuse durante los últimos 2000 años.

Casi 1000 años después, Ibn Qutayba (828-889 d. C.), un erudito islámico del califato abasí, describió a Betegeuse como rojiza, al igual que el astrónomo Tycho Brahe (1546-1601 d. C.) unos siglos después. La tradición oral de los indígenas hawaianos también describe a Betelgeuse como rojo. Estos tres ejemplos caracterizan claramente a la estrella de manera diferente a sus pares más antiguos y más en línea con las observaciones modernas.

En el transcurso de la historia registrada, si se cree en estos relatos, Antares parece haber permanecido constantemente en rojo brillante, mientras que Betelgeuse ha pasado de amarillo a rojo.

Sacar conclusiones: los retos de la astronomía histórica

Combinar la historia con la astronomía puede proporcionar información valiosa sobre la evolución reciente (astronómicamente hablando) del cielo nocturno, pero no es una ciencia perfecta y debe hacerse con cuidado. Uno de los desafíos de esta metodología es la dificultad de fechar con precisión textos antiguos. La mayoría de los manuscritos antiguos no sobreviven en el original, sino como copias transcritas a lo largo de los siglos en monasterios, bibliotecas y scriptoriums. Como tal, las fechas exactas pueden ser inciertas y las obras pueden atribuirse a los autores incorrectamente. Existe la posibilidad, por ejemplo, de que «De Astronomica» se atribuya falsamente a Hyginus, y en realidad sea un documento del siglo II, no del primero, porque parece tomar prestada parte de su estructura del Almagesto del siglo II. La buena noticia es que, en escalas astronómicas, un siglo o dos, más o menos, no importa mucho.

Una página ilustrada de De Astronomica, que muestra a Betelgeuse en el hombro derecho de Orión (los puntos rojos indican las estrellas de la constelación). Crédito: Biblioteca Estatal de Baviera, Biblioteca Digital Mundial

Una segunda cosa que podría hacer tropezar a los investigadores modernos tiene que ver con las influencias culturales que dan forma al lenguaje de los autores antiguos. El Tianguan Shu, por ejemplo, agrupa los colores de las estrellas en cinco categorías: rojo, azul, amarillo, negro y blanco. Estos colores en realidad no coinciden con las descripciones visuales (las estrellas «negras» no tienen mucho sentido literalmente, aunque podría significar «tenue» u «oscuro»). En cambio, los cinco colores provienen de la filosofía china de Wuxing, en la que los colores se alinean con cinco elementos (tierra, madera, metal, fuego y agua) que subrayan los cambios cíclicos en la naturaleza, la política y la fisiología humana. Las agrupaciones de colores de Wuxing no son marcadores confiables de tonos de observación objetivos. No obstante, representan categorías distintas que se pueden usar para comparar: las estrellas rojas son claramente diferentes de las estrellas azules, por ejemplo. Esto significa que la ubicación de Betelgeuse en una categoría diferente a la de Antares probablemente refleja una diferencia real observada, incluso si se desconoce el tono exacto de cada categoría.

Comparando el texto antiguo con las observaciones modernas: ¿qué sabemos?

Las estimaciones modernas sugieren que Betelgeuse ha estado en la fase de supergigante roja de su ciclo de vida durante al menos unos pocos miles de años, y podría haber estado hasta 140 000 años (las mejores estimaciones lo sitúan en unos 40 000 años). Los datos históricos sugieren que la verdad podría estar en el extremo más reciente de ese rango. Si bien no es una evidencia concluyente, el registro histórico tampoco debe descartarse a la ligera.

Después de todo, el conocimiento astronómico moderno, parafraseando a Isaac Newton, «se sostiene sobre hombros de gigantes»: nuestra comprensión actual solo es posible gracias a los conocimientos adquiridos por generaciones anteriores a la nuestra. De los escritos y las historias orales que dejaron atrás, nuestros antepasados pueden tener algo que enseñarnos todavía.

Con información de Universetoday

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