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Los astrónomos del Hubble desarrollan un nuevo uso para un experimento de la relatividad del siglo-viejo para medir la masa de una Enana Blanca

Los astrónomos han utilizado la visión aguda del telescopio espacial Hubble de la NASA para repetir una prueba milenaria de la teoría general de la relatividad de Einstein. El equipo de Hubble midió la masa de una Enana Blanca, el remanente quemado de una estrella normal, viendo cuánto desvía la luz de una estrella de fondo.

Esta observación representa la primera vez que el Hubble ha sido testigo de este tipo de efecto creado por una estrella. Los datos proporcionan una estimación sólida de la masa de la Enana Blanca y de las penetraciones de la producción en teorías de la estructura y de la composición de la estrella quemada.
Brilliant star with smaller companion
Las apariencias pueden ser engañosas. En esta imagen del telescopio espacial Hubble, la estrella Enana Blanca Stein 2051B y la estrella más pequeña debajo de ella parecen ser vecinos cercanos. Las estrellas, sin embargo, residen lejos la una de la otra. Stein 2051B es de 17 años luz de la Tierra; la otra estrella está a unos 5.000 años luz de distancia. Stein 2051B es nombrada por su descubridor, el sacerdote católico holandés y astrónomo Johan Stein.
Créditos: NASA, esa, y k. Sahu (STScI)

Primero propuesto en 1915, la Teoría General de la Relatividad de Einstein describe cómo los objetos masivos deforman el espacio, que sentimos como gravedad. La teoría fue verificada experimentalmente cuatro años más tarde cuando un equipo dirigido por el astrónomo británico Sir Arthur Eddington midió la cantidad de la gravedad del Sol que desvió la imagen de una estrella de fondo mientras su luz rozó el Sol durante un eclipse solar, un efecto llamado microlente gravitacional.

Los astrónomos pueden usar este efecto para ver imágenes magnificadas de galaxias lejanas o, a una distancia más cercana, para medir pequeños cambios en la posición aparente de una estrella en el cielo. Los investigadores tuvieron que esperar un siglo, sin embargo, para construir telescopios lo suficientemente poderosos como para detectar este fenómeno de curvatura gravitacional causado por una estrella fuera de nuestro sistema solar. La cantidad de desviación es tan pequeña solamente la agudeza del Hubble podría medirla.

Hubble observó la cercana estrella Enana Blanca Stein 2051B como pasó delante de una estrella de fondo. Durante la alineación cercana, la gravedad de la Enano Blanco dobló la luz de la estrella lejana, haciéndola aparecer compensada por cerca de 2 miliarco segundos de su posición real. Esta desviación es tan pequeña que equivale a observar un rastreo de hormigas a través de la superficie de un cuarto de 1.500 millas de distancia.

Utilizando la medida de desviación, los astrónomos del Hubble calcularon que la masa de la Enano Blanca es aproximadamente 68 por ciento de la masa del Sol. Este resultado coincide con las predicciones teóricas.

La técnica abre una ventana en un nuevo método para determinar la masa de una estrella. Normalmente, si una estrella tiene un compañero, los astrónomos pueden determinar su masa midiendo el movimiento orbital del sistema de doble estrella. Aunque Stein 2051B tiene un compañero, una Enano Roja brillante, los astrónomos no pueden medir con precisión su masa porque las estrellas están demasiado separadas. Las estrellas están por lo menos a 5.000.000.000 de millas de distancia – casi dos veces el actual alejamiento de Plutón del Sol.

"Este método de micro lente es una manera muy independiente y directa para determinar la masa de una estrella", explicó el investigador principal Kailash Sahu del Instituto de ciencia del telescopio espacial (STScI) en Baltimore, Maryland. "Es como colocar la estrella en una escala: la desviación es análoga al movimiento de la aguja en la escala."
Esta ilustración revela cómo la gravedad de una estrella Enana Blanca distorsiona el espacio y dobla la luz de una estrella lejana detrás de ella. El telescopio espacial Hubble capturó imágenes de la estrella muerta, llamada Stein 2051B, ya que pasó delante de una estrella de fondo. Durante la alineación cercana, Stein 2051B desvió la luz de las estrellas, que aparecía compensado por cerca de 2 miliarcosegundos de su posición real.
Créditos: NASA, esa, y a. Feild (STScI)

Sahu presentará los hallazgos de su equipo a las 11:15 a.m. (EDT), el 7 de junio, en la reunión de la Sociedad Astronómica Americana en Austin, Texas.

El análisis del Hubble también ayudó a los astrónomos a verificar de forma independiente la teoría de cómo el radio de una Enana Blanca es determinado por su masa, una idea primero propuesta en 1935 por el astrónomo indio americano Subrahmanyan Chandrasekhar. "Nuestra medición es una buena confirmación de la teoría de las Enanas Blancas, e incluso nos dice la composición interna de una Enana Blanca", dijo el miembro del equipo Howard Bond de la Universidad Estatal de Pennsylvania en University Park.

El equipo de Sahu identificó Stein 2051B y su estrella de fondo después de peinar a través de datos de más de 5.000 estrellas en un catálogo de estrellas cercanas que parecen moverse rápidamente a través del cielo. Las estrellas con un mayor movimiento aparente a través del cielo tienen una mayor probabilidad de pasar frente a una lejana estrella de fondo, donde se puede medir la desviación de la luz.

Después de identificar Stein 2051B y mapear el campo de la estrella del fondo, los investigadores utilizaron la cámara amplia del campo del Hubble 3 para observar la Enano Blanca siete diversas veces durante un período de dos años mientras que se movió más allá de la estrella seleccionada del fondo.

Las observaciones del Hubble eran desafiadoras y desperdiciadoras de tiempo. El equipo de investigación tuvo que analizar la velocidad de la Enana Blanca y la dirección en que se movía para predecir cuándo llegaría a una posición para doblar la luz de las estrellas para que los astrónomos pudieran observar el fenómeno con el Hubble.

Los astrónomos también tuvieron que medir la pequeña cantidad de luz de las estrellas desviada. "Stein 2051B aparece 400 veces más brillante que la lejana estrella de fondo", dijo el miembro del equipo Jay Anderson de STScI, quien lideró el análisis para medir con precisión las posiciones de las estrellas en las imágenes del Hubble. "Así que medir la desviación extremadamente pequeña es como tratar de ver un movimiento Firefly junto a una bombilla." "El movimiento del insecto es muy pequeño, y el resplandor de la bombilla hace que sea difícil ver el movimiento del insecto." De hecho, el movimiento ligero es cerca de 1.000 veces más pequeño que la medida hecha por Eddington en su experimento 1919.

Stein 2051B es nombrado por su descubridor, el sacerdote católico holandés y astrónomo Johan Stein. Reside 17 años luz de la tierra y se estima que tiene unos 2.700.000.000 años de antigüedad. La estrella de fondo está a unos 5.000 años luz de distancia.

Los investigadores planean utilizar el Hubble para llevar a cabo un estudio de microlente similar con Proxima Centauri, el vecino estelar más cercano de nuestro sistema solar.

A blue explosion

El resultado del equipo aparecerá en la revista Science el 9 de junio.

El telescopio espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la ESA (Agencia Espacial Europea). El centro de vuelo espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, maneja el telescopio. El Instituto espacial de ciencia del telescopio (STScI) en Baltimore conduce las operaciones de la ciencia del Hubble. STScI es operado por la NASA por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía, Inc., en Washington, d.c.

Donna Weaver / Ray Villard
Space Telescope Science Institute, Baltimore, Maryland
410-338-4493 / 410-338-4514
dweaver@stsci.edu / villard@stsci.edu


Kailash Sahu
Space Telescope Science Institute, Baltimore, Maryland
410-338-4930
ksahu@stsci.edu


Last Updated: June 7, 2017
Editor: Karl Hille

Traducción: El Quelonio Volador

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