Durante más de 400 años, los astrónomos profesionales y aficionados se han interesado especialmente en observar las estrellas Mira, una clase de gigantes rojas variables famosas por pulsaciones que duran entre 80 y 1000 días y hacen que su brillo aparente varíe en un factor de diez veces. o más durante un ciclo.
Un equipo internacional de astrónomos dirigido por Guy Perrin del Observatorio de París / LESIA (Meudon, Francia) y Stephen Ridgway del Observatorio Nacional de Astronomía Óptica (Tucson, Arizona, EE. UU.) Ha utilizado técnicas interferométricas para observar los entornos cercanos de cinco estrellas Mira, y nos sorprendió descubrir que las estrellas están rodeadas por una capa casi transparente de vapor de agua y posiblemente monóxido de carbono y otras moléculas. Este caparazón le da a las estrellas un tamaño aparente engañosamente grande. Al penetrar a través de esta capa utilizando la luz combinada de varios telescopios, el equipo descubrió que las estrellas Mira son probablemente la mitad de grandes de lo que se creía anteriormente.
? Este descubrimiento resuelve inconsistencias persistentes entre las observaciones del tamaño de las estrellas Mira y los modelos que describen su composición y pulsaciones, que ahora se puede ver que generalmente coinciden entre sí? Ridgway explica. ? La imagen revisada es que las estrellas Mira son estrellas muy luminosas pero relativamente normales de la rama gigante asintótica, pero tienen una pulsación resonante que impulsa su gran variabilidad.
Las estrellas Mira son particularmente interesantes, ya que son similares en tamaño al Sol y están experimentando una etapa tardía del mismo camino evolutivo que experimentarán todas las estrellas de una masa solar, incluido el Sol. Por lo tanto, estas estrellas ilustran el destino de nuestro Sol dentro de cinco mil millones de años. Si dicha estrella, incluida su caparazón circundante, se ubicara en la posición del Sol en nuestro sistema solar, su capa vaporosa se extendería más allá de la órbita de Marte.
Aunque en realidad tienen un diámetro muy grande (hasta unos pocos cientos de radios solares), las estrellas gigantes rojas son similares a los ojos humanos sin ayuda de la Tierra, e incluso los telescopios más grandes no pueden distinguir sus superficies. Este desafío se puede superar combinando señales de telescopios separados utilizando una técnica llamada interferometría astronómica que permite estudiar detalles muy pequeños en los alrededores de las estrellas Mira. Finalmente, las imágenes de las estrellas observadas pueden reconstruirse.
Las estrellas Mira llevan el nombre del primer objeto conocido, Mira (u Omicron Ceti). Una posible explicación de su variabilidad significativa es que se producen grandes cantidades de material, incluyendo polvo y moléculas, durante cada ciclo. Este material bloquea gran parte de la radiación estelar saliente, hasta que el material se diluye por expansión. El entorno cercano de las estrellas Mira es, por lo tanto, muy complejo, y las características del objeto central son difíciles de observar.
Para estudiar el entorno cercano de estas estrellas, el equipo dirigido por Perrin y Ridgway realizó observaciones en la matriz de telescopio infrarrojo óptico (IOTA) del Observatorio Astrofísico Smithsoniano en Arizona. IOTA es un interferómetro estelar Michelson, con dos brazos formando una matriz en forma de L. Funciona con tres colectores que se pueden ubicar en diferentes estaciones en cada brazo. En el presente estudio, se realizaron observaciones a varias longitudes de onda utilizando diferentes espacios de telescopio que van desde 10 a 38 metros.
A partir de estas observaciones, el equipo pudo reconstruir la variación del brillo estelar en la superficie de cada estrella. Se pueden detectar detalles de hasta 10 milisegundos de arco. A modo de comparación, a la distancia de la Luna, esto correspondería a ver características de hasta 20 metros de tamaño.
Las observaciones se realizaron a longitudes de onda del infrarrojo cercano que son de particular interés para el estudio del vapor de agua y el monóxido de carbono. El papel que desempeñaban estas moléculas fue sospechado hace algunos años por el equipo y confirmado de forma independiente por observaciones con el Observatorio Espacial Infrarrojo. Las nuevas observaciones con IOTA demuestran claramente que las estrellas Mira están rodeadas por una capa molecular de vapor de agua y, al menos en algunos casos, de monóxido de carbono. Esta capa tiene una temperatura de aproximadamente 2.000 K y se extiende hasta aproximadamente un radio estelar por encima de la fotosfera estelar, o aproximadamente el 50 por ciento del diámetro observado de las estrellas Mira en la muestra.
Estudios interferométricos previos de las estrellas Mira condujeron a estimaciones de los diámetros de las estrellas que estaban sesgadas por la presencia de la capa molecular y, por lo tanto, estaban sobreestimadas. Este nuevo resultado muestra que las estrellas Mira son aproximadamente la mitad de grandes de lo que se creía anteriormente.
Las nuevas observaciones presentadas por el equipo se interpretan en el marco de un modelo que cierra la brecha entre las observaciones y la teoría. Es muy probable que el espacio entre la superficie de la estrella y la capa molecular contenga gas, como una atmósfera, pero es relativamente transparente en las longitudes de onda observadas. En luz visible, la capa molecular es bastante opaca, dando la impresión de que es una superficie, pero en el infrarrojo, es delgada y se puede ver la estrella a través de ella.
Este modelo es el primero en explicar la estructura de las estrellas Mira en una amplia gama de longitudes de onda espectrales desde el visible hasta el infrarrojo medio y es consistente con las propiedades teóricas de su pulsación. Sin embargo, la presencia de la capa de moléculas muy por encima de la superficie estelar sigue siendo algo misteriosa. La capa es demasiado alta y densa para ser soportada únicamente por la presión atmosférica. Las pulsaciones de la estrella probablemente juegan un papel en la producción de la capa molecular, pero el mecanismo aún no se entiende.
Como las estrellas Mira representan una etapa evolutiva tardía de estrellas similares al Sol, será muy interesante describir mejor los procesos que ocurren dentro y alrededor de ellas, como un presagio del propio destino esperado del Sol en un futuro lejano. Las estrellas Mira expulsan grandes cantidades de gas y polvo al espacio, generalmente alrededor de un tercio de la masa de la Tierra por año, lo que proporciona más del 75 por ciento de las moléculas en la galaxia. El carbono, el nitrógeno, el oxígeno y otros elementos de los que estamos hechos se produjeron principalmente en el interior de tales estrellas (con elementos más pesados provenientes de supernovas), y luego se devuelven al espacio a través de esta pérdida de masa para formar parte de nuevas estrellas y planetas. . La técnica de maduración de la interferometría revela detalles de la atmósfera de Mira, acercando a los científicos a la observación y comprensión de la producción y expulsión de moléculas y polvo, ya que estas estrellas recogen su contenido en una escala astronómica.
¿El artículo? ¿Revelación de las estrellas de Mira detrás de las moléculas: confirmación del modelo de capa molecular con interferometría de infrarrojo cercano de banda estrecha? por Perrin et al., aparecerá en un próximo número de la revista Astronomy & Astrophysics.
Fuente original: Comunicado de prensa de NOAO
