Este estudio demuestra que la astrosismología es una técnica poderosa para estudiar tales estrellas, abriendo nuevas perspectivas en nuestra comprensión de la física estelar y, por lo tanto, de los exoplanetas.
Impresión artística de las ondas sísmicas propagándose dentro de la estrella a capas más o menos profundas según sus frecuencias. El estudio de estos diferentes modos de vibración en la superficie de la estrella nos informa sobre la estructura y composición de las diferentes capas estelares, al igual que un ecograma nos permite ver el interior de nuestro cuerpo.
Crédito: Tania Cunha (Planetário do Porto - Centro Ciência Viva)/Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço)
Este estudio se publica en el journal Astronomy & Astrophysics Letters: “Expanding the frontiers of cool-dwarf asteroseismology with ESPRESSO: Detection of solar-like oscillations in the K5 dwarf ε Indi”.
Mediciones increíblemente precisas...
Ubicada a una distancia de 11,9 años luz, Epsilon Indi (ε Indi) es una estrella enana naranja (también conocida como enana K) cuyo diámetro es el 71 % del del Sol. Para observar esta pequeña estrella, el equipo de científicos utilizó el potente espectrógrafo ESPRESSO, montado en el Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral (ESO).
El equipo luego empleó una técnica llamada astrosismología para medir los temblores estelares. Estas oscilaciones sísmicas, medibles solo en la superficie de la estrella por fotometría o velocidad radial, son ricas en información ya que se propagan en todas las estrellas. Proporcionan una medida precisa de los parámetros fundamentales estelares (masa, radio, edad) así como una visión indirecta del interior de la estrella, como su estructura y composición, de la misma manera que los sismos terrestres nos informan sobre el interior de la Tierra.
En el caso de ε Indi, la amplitud máxima de las oscilaciones detectadas es de solo 2,6 centímetros por segundo, lo que representa el 14 % de la amplitud de las oscilaciones solares, convirtiéndola en la estrella enana más pequeña y fría observada hasta la fecha con oscilaciones solares confirmadas. Estas mediciones son tan precisas que la velocidad detectada es más lenta que la velocidad promedio de un perezoso.
Infografía comparando la estrella enana naranja ? Indi con el Sol. La detección de oscilaciones tan débiles abre muchas perspectivas, tanto en física estelar como en el estudio de exoplanetas.
Crédito: Paulo Pereira (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço)
"El nivel de extrema precisión de estas observaciones es un logro tecnológico excepcional. Es importante destacar que esta detección demuestra de manera concluyente que la astrosismología precisa es posible incluso en enanas frías con temperaturas de superficie tan bajas como 4200 grados Celsius, aproximadamente 1000 grados menos que la superficie del Sol, abriendo efectivamente un nuevo dominio en astrofísica observacional", comenta Tiago Campante, investigador principal del estudio y profesor asociado en el Departamento de Física y Astronomía de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Porto (DFA-FCUP).
... que abren muchas nuevas perspectivas!
Este nivel de precisión podría ayudar a los científicos a resolver una discrepancia de larga data entre la teoría y las observaciones sobre la relación entre la masa y el diámetro de estas enanas frías. "Los modelos de evolución estelar tienden a subestimar el diámetro de las enanas K de un 5 a un 15 % en comparación con el diámetro obtenido por métodos empíricos. El estudio de las oscilaciones en las enanas K, a través de la astrosismología, permitirá identificar las deficiencias de los modelos estelares actuales y, así, mejorarlos para eliminar esta discrepancia", explica la investigadora Margarida Cunha, del IA.
A pesar del escepticismo inicial sobre la posibilidad de detectar tales oscilaciones más allá de las capacidades instrumentales actuales, Mário João Monteiro (IA & DFA-FCUP) explica que: "Además de detectar la presencia de oscilaciones solares en ε Indi, ahora esperamos usar las oscilaciones para estudiar la física compleja de las capas superficiales de las enanas K. Estas estrellas son más frías y activas que nuestro Sol, lo que las convierte en importantes laboratorios para investigar fenómenos clave que ocurren en sus capas superficiales que aún no hemos estudiado en detalle en otras estrellas."
Diagrama del radio estelar en función de la temperatura efectiva, destacando las detecciones sísmicas de las campañas de fotometría Kepler y TESS (círculos azules) y de velocidad radial (diamantes rojos). Las líneas punteadas delimitan las clases espectrales de las estrellas. ? Indi es la estrella más pequeña y fría analizada en astrosismología.
Crédito: Campante et al. 2024[//i]
Además, dado que las estrellas enanas naranjas y sus sistemas planetarios tienen vidas muy largas, recientemente se han convertido en un punto focal principal en la búsqueda de mundos habitables y vida extraterrestre. Este resultado demuestra que la astrosismología puede contribuir a la caracterización detallada de tales estrellas y sus planetas habitables, con implicaciones verdaderamente amplias. Además, la determinación precisa de las edades de las enanas frías cercanas posible gracias a la astrosismología puede ser crucial en la interpretación de las biosignaturas en exoplanetas directamente imaginados.
Finalmente, estos "temblores estelares" también pueden usarse para ayudar a planificar el futuro telescopio espacial PLATO de la Agencia Espacial Europea (ESA), una misión con la que el Departamento de Astrofísica está fuertemente involucrado. Las amplitudes de oscilación medidas en este estudio son una información clave para ayudar a predecir con precisión el rendimiento sísmico de PLATO, previsto para ser lanzado en 2026.