Las estrellas RR Lyrae son estrellas viejas y pulsantes que queman helio en sus núcleos como combustible. Sus progenitores eran similares a nuestro sol, pero ahora son mucho más grandes y más brillantes que nuestro sol. Conocemos cientos de miles de estrellas RR Lyrae dentro de la Vía Láctea y podemos usarlas para estudiar cómo ha evolucionado nuestra galaxia desde su formación. Sin embargo, hasta ahora los astrónomos han eludido una medición fundamental: no ha habido ninguna forma fiable de determinar las masas de las estrellas RR Lyrae… hasta ahora.
Las estrellas RR Lyrae también son estrellas pulsantes, con pulsaciones impulsadas por un “motor estelar” conocido como mecanismo kappa: un proceso mediante el cual una capa subterránea dentro de la estrella que contiene helio parcialmente ionizado modula la cantidad de energía que puede salir del núcleo estelar. . Esta capa actúa como un motor térmico, por lo que las envolturas de las estrellas pulsantes se expanden y contraen periódicamente, a medida que las ondas se propagan por sus interiores. Los astrónomos observan este fenómeno como cambios periódicos de brillo.
Los tipos de ondas que se propagan a través de una estrella en particular dependen de las condiciones físicas dentro de la estrella. Como resultado, podemos estudiar las propiedades internas de una estrella en función de sus pulsaciones, de forma muy parecida a estudiar el interior de la Tierra mediante la sismología. En el caso de las estrellas, este campo se denomina astrosismología.
Durante muchos años, se pensó que las estrellas RR Lyrae eran simples pulsadores radiales: estrellas cuya simetría esférica se conserva durante la pulsación. Con solo dos modos de pulsación presentes, no fue posible estudiarlos mediante astrosismología, que requiere la identificación de múltiples modos de pulsación.
Sin embargo, en la última década, excelentes observaciones terrestres y espaciales revolucionaron nuestra visión de las estrellas RR Lyrae. Estas observaciones modernas han revelado que las estrellas RR Lyrae pueden tener periodicidades adicionales no radiales, sólo que con amplitudes muy pequeñas.
El origen de estos modos se desconocía durante mucho tiempo, pero el creciente número de estrellas que mostraban estas periodicidades facilitó el desarrollo de la hipótesis de que las señales observadas se debían a modos no radiales de pulsaciones de grados 8 o 9. Esto significa que 8 o 9 líneas nodales dividen la superficie en zonas separadas. Anteriormente se pensaba que los modos a tales grados no eran observables para estrellas distantes.
Sin embargo, estos modos de pulsación recientemente identificados permitieron la aplicación de métodos astrosísmicos para estudiar las estrellas RR Lyrae y, en particular, abordar el problema de larga data de las mediciones de masa. Afortunadamente, con estos modos no radiales adicionales, si la teoría es correcta, las masas de las estrellas RR Lyrae pueden estimarse mediante astrosismología.
Este procedimiento de determinación de masa fue realizado con éxito por los Dres. Henryka Netzel, László Molnár y Meridith Joyce, investigadores del Observatorio Konkoly en Budapest, Hungría, en busca de siete estrellas RR Lyrae bien restringidas. Combinaron observaciones de alta precisión de los telescopios espaciales Kepler, TESS y Gaia con modelos teóricos de pulsaciones estelares de estas estrellas para probar la teoría detrás de los modos de alto grado en las estrellas RR Lyrae.
Utilizando observaciones independientes, determinaron restricciones sobre parámetros físicos como el brillo observado o la metalicidad de estas estrellas. Luego calcularon una cuadrícula de modelos teóricos de estrellas RR Lyrae a lo largo de varios parámetros (como luminosidad, metalicidad, temperatura y, lo más importante, masa) con el código de pulsación estelar MESA-RSP y probaron si dichos modelos mostrarían pulsaciones y, si entonces, ¿cuáles serían los períodos de pulsación de los diferentes modos?
Los resultados, publicados por la autora principal, la Dra. Netzel (ahora postdoctorada en la EPFL en Lausana, Suiza) y sus colegas en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, muestran que las periodicidades en las estrellas RR Lyrae se pueden reproducir con éxito utilizando la identificación propuesta. de modos no radiales de 8 a 9 grados.
Los autores obtuvieron con éxito masas astrosísmicas para las estrellas estudiadas, que oscilaban entre 0,5 y 0,85 masas solares, en buena concordancia con las predicciones de los modelos de evolución estelar y otros medios indirectos de estimación de masa. Ahora planean ampliar esta investigación y utilizar este nuevo método para determinar masas de otros pulsadores RR Lyrae y compararlas con las masas de estrellas en fases evolutivas antes y después de la etapa RR Lyrae de la vida estelar.
Con información de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
