Astrónomos que utilizan el Observatorio W. M. Keck en Maunakea, Isla de Hawái, han escuchado la música de una estrella cercana, descubriendo sorpresas que sacuden nuestra comprensión de cómo funcionan las estrellas.

El estudio utilizó el instrumento de última generación del Observatorio Keck, el Keck Planet Finder (KPF), para detectar oscilaciones que se propagan a través de una estrella. Los hallazgos, publicados en The Astrophysical Journal, abren una nueva ventana al interior de estrellas que antes se consideraban demasiado silenciosas para investigar.

Aunque no podemos escucharlas directamente con nuestros oídos, las estrellas no son silenciosas. Como los instrumentos musicales, las estrellas resuenan con frecuencias naturales que los astrónomos pueden «escuchar» con las herramientas adecuadas. Este campo de investigación —conocido como astrosismología— permite a los científicos utilizar estas frecuencias para explorar el interior de las estrellas, tal como los terremotos ayudan a los científicos a conocer el interior de la Tierra.

Las vibraciones de una estrella son como su canción única, dijo Yaguang Li, autor principal e investigador de la Universidad de Hawái en Mānoa. Al escuchar esas oscilaciones, podemos determinar con precisión cuán masiva es una estrella, cuán grande es y qué edad tiene.

Hasta ahora, las “canciones estelares” se habían registrado principalmente de estrellas más calientes que el Sol, utilizando telescopios espaciales de la NASA como Kepler y TESS. Pero las oscilaciones de HD 219134 —una estrella más fría, de color anaranjado, a solo 21 años luz— son demasiado sutiles para ser detectadas mediante variaciones de brillo observadas por telescopios espaciales.

El instrumento KPF del Observatorio Keck mide con precisión el movimiento de la superficie estelar hacia y desde el observador. Durante cuatro noches consecutivas, el equipo utilizó el KPF para recopilar más de 2000 mediciones de velocidad ultra-precisas de la estrella, lo que les permitió captar las vibraciones de la estrella en acción. Esta es la primera inferencia astrosísmica de la edad y el radio de una estrella fría utilizando KPF.

Concepto artístico del sistema HD219134. Las ondas sonoras que se propagan por el interior estelar se utilizaron para medir su edad y tamaño, y caracterizar los planetas que orbitan la estrella. El clip de audio de 10 segundos transforma en sonido audible las oscilaciones de HD219134 medidas con el Buscador de Planetas Keck. La estrella oscila aproximadamente cada cuatro minutos. Cuando se acelera por un factor de ~250.000, sus vibraciones internas se desplazan hacia el rango de audición humana. Al «escuchar» la luz de la estrella de este modo, los astrónomos pueden explorar la estructura y la dinámica ocultas bajo su superficie.

El modo de lectura rápida del KPF lo hace perfectamente adecuado para detectar oscilaciones en estrellas frías, agregó Li, y es el único espectrógrafo en Mauna Kea que actualmente es capaz de hacer este tipo de descubrimiento.

Una cápsula del tiempo de 10 mil millones de años

Utilizando las oscilaciones detectadas en HD 219134, el equipo determinó que su edad es de 10,2 mil millones de años, más del doble de la edad de nuestro Sol. Esto la convierte en una de las estrellas de la secuencia principal más antiguas con una edad determinada mediante astrosismología.

Esta medición es más que una curiosidad: tiene importantes implicaciones para nuestra comprensión del envejecimiento estelar. Los astrónomos utilizan un método llamado girocronología para estimar la edad de las estrellas en función de qué tan rápido giran. Las estrellas jóvenes giran rápidamente, pero gradualmente se desaceleran al perder momento angular con el tiempo, como trompos que se ralentizan.

Pero algo curioso ocurre con estrellas como HD 219134: su desaceleración parece detenerse a edades avanzadas. La nueva edad astrosísmica permite a los científicos anclar modelos en el extremo antiguo de la línea de tiempo estelar, lo que ayuda a refinar cómo estimamos las edades de muchas otras estrellas.

Esto es como encontrar un diapasón perdido hace mucho tiempo para los relojes estelares, dijo el Dr. Yaguang Li. Nos da un punto de referencia para calibrar cómo se desaceleran las estrellas a lo largo de miles de millones de años.

Un enigma en el tamaño de la estrella

Sorprendentemente, el equipo también descubrió que HD 219134 parece ser más pequeña de lo esperado. Mientras que otras mediciones mediante interferometría —una técnica que mide el tamaño de una estrella observándola con múltiples telescopios— daban un radio aproximadamente 4% mayor, la medición astrosísmica sugiere una estrella más compacta.

Esta diferencia es desconcertante y desafía suposiciones en los modelos estelares, especialmente para estrellas más frías como HD 219134. Si la discrepancia se debe a efectos atmosféricos no reconocidos, campos magnéticos o problemas más profundos en los modelos, sigue siendo una pregunta abierta.

La estrella HD 219134 no está sola: alberga una familia de al menos cinco planetas, incluidos dos mundos rocosos del tamaño de supertierras que transitan frente a la estrella. Con una medición más precisa del tamaño de la estrella, el equipo pudo refinar los tamaños y densidades de estos planetas. Sus valores actualizados confirman que estos mundos probablemente tienen composiciones similares a la Tierra, con superficies sólidas y rocosas.

Instrumentos como el Keck Planet Finder permitirán mediciones para otras estrellas como HD 219134, que se convertirán en el foco de búsqueda de vida en otros planetas en las próximas décadas, utilizando futuras misiones de la NASA como el Observatorio de Mundos Habitables.

Cuando encontremos vida en otro planeta, querremos saber cuán antigua es esa vida, dijo el Dr. Daniel Huber, coautor del estudio. Escuchar los sonidos de su estrella nos dará la respuesta.

FUENTES

W.M.Keck Observatory

Yaguang Li (李亚光), Daniel Huber, et al., K Dwarf Radius Inflation and a 10 Gyr Spin-down Clock Unveiled through Asteroseismology of HD 219134 from the Keck Planet Finder. ApJ 984 125. DOI:10.3847/1538-4357/adc737

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