Los astrónomos han medido directamente la masa de una estrella muerta usando un efecto conocido como microlente gravitacional, predicho por primera vez por Albert Einstein en su Teoría General de la Relatividad, y observado por primera vez por dos astrónomos de Cambridge hace 100 años.
El equipo internacional, dirigido por la Universidad de Cambridge, utilizó datos de dos telescopios para medir cómo la luz de una estrella distante se doblaba alrededor de una enana blanca conocida como LAWD 37, lo que provocaba que la estrella distante cambiara temporalmente su posición aparente en el cielo.
Esta es la primera vez que se detecta este efecto para una sola estrella aislada que no sea nuestro sol, y la primera vez que se mide directamente la masa de una estrella de este tipo. Los resultados se informan en los Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.
LAWD 37 es una enana blanca, resultado de la muerte de una estrella como la nuestra. Cuando una estrella muere, deja de quemar su combustible y expulsa su material exterior, dejando solo un núcleo denso y caliente. Bajo estas condiciones, la materia tal como la conocemos se comporta de manera muy diferente y se convierte en algo llamado materia degenerada de electrones.
«Las enanas blancas nos dan pistas sobre cómo evolucionan las estrellas; algún día nuestra propia estrella terminará como una enana blanca», dijo el autor principal, el Dr. Peter McGill, quien llevó a cabo la investigación mientras completaba su doctorado. en el Instituto de Astronomía de Cambridge. McGill ahora tiene su sede en la Universidad de California, Santa Cruz.
LAWD 37 ha sido ampliamente estudiado, ya que está relativamente cerca de nosotros. Esta enana blanca se encuentra a 15 años luz de distancia en la constelación de Musca y es lo que queda de una estrella que murió hace unos 1.150 millones de años.
«Debido a que esta enana blanca está relativamente cerca de nosotros, tenemos muchos datos sobre ella: tenemos información sobre su espectro de luz, pero la pieza faltante del rompecabezas ha sido una medida de su masa», dijo McGill. .
La masa es uno de los factores más importantes en la evolución de una estrella. Para la mayoría de los objetos estelares, los astrónomos infieren la masa indirectamente, basándose en suposiciones de modelos sólidas, a menudo no probadas. En casos raros en los que la masa se puede inferir directamente, el objeto debe tener un compañero, como un sistema estelar binario. Pero para objetos individuales, como LAWD 37, se necesitan otros métodos para determinar la masa.
McGill y su equipo internacional de colegas pudieron usar un par de telescopios, el Telescopio Gaia de la Agencia Espacial Europea y el Telescopio Espacial Hubble, para obtener la primera medición de masa precisa para LAWD 37 al predecir y luego observar un efecto astrométrico predicho por primera vez. por Einstein.
En su Teoría General de la Relatividad, Einstein predijo que cuando un objeto compacto masivo pasa frente a una estrella distante, la luz de la estrella se doblaría alrededor del objeto en primer plano debido a su campo gravitatorio. Este efecto se conoce como microlente gravitacional. En 1919, dos astrónomos británicos, Arthur Eddington de Cambridge y Frank Dyson del Observatorio Real de Greenwich, detectaron por primera vez este efecto durante un eclipse solar, en lo que fue la primera confirmación popular de la Relatividad General. Sin embargo, Einstein era pesimista de que el efecto se detectaría alguna vez en estrellas fuera de nuestro sistema solar.
En 2017, los astrónomos detectaron este efecto de microlente gravitacional para otra enana blanca cercana en un sistema binario, Stein 2051 b, que marcó la primera detección de este efecto para una estrella distinta de nuestro Sol. Ahora, el equipo dirigido por Cambridge ha detectado el efecto de LAWD 37, dando la primera medición de masa directa para una sola enana blanca.
Usando el satélite Gaia de la ESA, que está creando el mapa multidimensional más preciso y completo de la Vía Láctea, los astrónomos pudieron predecir el movimiento de LAWD 37 e identificar el punto donde se alinearía lo suficientemente cerca de una estrella de fondo para detectar el señal de lente.
Usando los datos de Gaia, los astrónomos pudieron apuntar el Telescopio Espacial Hubble en el lugar correcto en el momento correcto para observar este fenómeno, que ocurrió en noviembre de 2019, 100 años después del famoso experimento Eddington/Dyson.
Dado que la luz de la estrella de fondo era tan débil, el principal desafío para los astrónomos fue extraer la señal de lente del ruido. «Estos eventos son raros y los efectos son pequeños», dijo McGill. «Por ejemplo, el tamaño de nuestro efecto medido es como medir la longitud de un automóvil en la Luna visto desde la Tierra, y es 625 veces más pequeño que el efecto medido en el eclipse solar de 1919».
Una vez que extrajeron la señal de la lente, los investigadores pudieron medir el tamaño de la desviación astrométrica de la fuente de fondo, que se escala con la masa de la enana blanca, y obtener una masa gravitatoria para LAWD 37 que es el 56% de la masa de nuestro Sol. Esto está de acuerdo con las predicciones teóricas anteriores de la masa de LAWD 37 y corrobora las teorías actuales sobre cómo evolucionan las enanas blancas.
«La precisión de la medición de masa de LAWD 37 nos permite probar la relación masa-radio de las enanas blancas», dijo McGill. «Esto significa probar las propiedades de la materia bajo condiciones extremas dentro de esta estrella muerta».
Los investigadores dicen que sus resultados abren la puerta para futuras predicciones de eventos con datos de Gaia que se pueden detectar con observatorios espaciales como JWST, el sucesor del Hubble.
«Gaia realmente ha cambiado el juego: es emocionante poder usar los datos de Gaia para predecir cuándo sucederán los eventos y luego observar cómo suceden», dijo McGill. “Queremos continuar midiendo el efecto de microlente gravitacional y obtener mediciones de masa para muchos más tipos de estrellas”.
Con información de Oxford University
