Una pequeña anomalía en las mediciones del satélite Gaia puede ayudar a pesar objetos invisibles alrededor de las estrellas. Unos astrónomos han demostrado que este «ruido astrométrico» contiene información sobre la órbita de un compañero oculto.
Gaia mide con gran precisión la posición de las estrellas: cuando una estrella tiene un compañero, los dos objetos giran alrededor de un mismo centro de gravedad. Desde la Tierra, la estrella visible parece entonces realizar un ligero movimiento de vaivén en el cielo.
El observatorio espacial Gaia.
Imagen Wikimedia
Ese desplazamiento a veces es demasiado pequeño o demasiado incompleto para que Gaia reconstruya toda la órbita. El catálogo Gaia DR3 señala entonces un «exceso de ruido astrométrico». Este valor indica que las posiciones observadas se desvían más de lo previsto de la trayectoria de una estrella aislada.
Los investigadores quisieron saber si esa desviación podía revelar la inclinación de la órbita. Este ángulo indica cómo está orientado el sistema respecto a nuestra línea de visión. Es importante para calcular la masa del compañero, porque una misma variación de velocidad puede corresponder a masas muy diferentes según la orientación.
Para cada sistema, el equipo simuló numerosas órbitas posibles. Hizo variar su inclinación y luego calculó el nivel de ruido astrométrico que Gaia debería haber medido en cada caso. Después, los investigadores compararon esos valores simulados con el ruido realmente registrado en Gaia DR3.
El método se probó primero en 221 sistemas binarios cuya órbita ya era conocida por otros análisis. Para el 83,7 % de ellos, el rango de inclinaciones calculado con el nuevo procedimiento contenía el valor publicado por Gaia. La prueba verifica, por tanto, que el método suele recuperar una orientación ya conocida.
Los resultados son mejores cuando el movimiento de la estrella es más visible. Para los sistemas que producen la señal astrométrica más nítida, la inclinación correcta se encontraba dentro del rango calculado en aproximadamente el 92,1 % de los casos.
Los astrónomos aplicaron después el método a Gaia BH1, Gaia BH2 y LB-1, tres sistemas que se sospecha que albergan un compañero oscuro. El método estrechó los valores posibles para la inclinación y la masa. Sin embargo, por sí solo no demuestra que el objeto invisible sea un agujero negro.
Un compañero no visible también puede ser una estrella muy débil, una enana blanca u otro residuo estelar. Gaia DR4 deberá proporcionar más posiciones individuales tomadas en diferentes fechas. Estos datos permitirán reconstruir más directamente los movimientos orbitales y mejorar aún más las estimaciones de masa.