Ciencia.-Procesos ocultos operan en los corazones de las grandes estrellas

MADRID, 14 (EUROPA PRESS)

Astrónomos han medido la mezcla interna de elementos químicos dentro de un conjunto amplio de estrellas masivas utilizando observaciones de ondas desde sus interiores profundos.

Los resultados, publicados en Nature Astronomy por un equipo liderado por May Gade Pedersen, investigadora postdoctoral en el Instituto Kavli de Física Teórica de la Universidad de California en Santa Bárbara, muestran que la mezcla interna es muy diversa, sin una clara dependencia de la masa o edad de una estrella.

Las estrellas pasan la mayor parte de sus vidas fusionando hidrógeno en helio en las profundidades de sus núcleos. Sin embargo, la fusión en estrellas particularmente masivas está tan concentrada en el centro que conduce a un núcleo convectivo turbulento similar a una olla de agua hirviendo. La convección, junto con otros procesos como la rotación, elimina efectivamente la ceniza de helio del núcleo y la reemplaza con hidrógeno de la envoltura. Esto permite que las estrellas vivan mucho más tiempo de lo previsto.

Los astrónomos creen que esta mezcla surge de varios fenómenos físicos, como la rotación interna y las ondas sísmicas internas en el plasma excitadas por el núcleo convectivo. Sin embargo, la teoría se ha mantenido en gran parte sin restricciones por las observaciones, ya que ocurre tan profundamente dentro de la estrella. Dicho esto, existe un método indirecto para observar las estrellas: la astrosismología, el estudio e interpretación de las oscilaciones estelares. La técnica tiene paralelismos con la forma en que los sismólogos utilizan los terremotos para sondear el interior de la Tierra.

"El estudio de las oscilaciones estelares desafía nuestra comprensión de la estructura y evolución estelar", dijo Pedersen en un comunicado. "Nos permiten sondear directamente los interiores estelares y hacer comparaciones con las predicciones de nuestros modelos estelares".

Pedersen y sus colaboradores de KU Leuven, la Universidad de Hasselt y la Universidad de Newcastle han podido derivar la mezcla interna para un conjunto de tales estrellas usando astrosismología. Esta es la primera vez que se logra tal hazaña, y fue posible gracias solo a una nueva muestra de 26 estrellas de tipo B de pulsación lenta con oscilaciones estelares identificadas de la misión Kepler de la NASA.

Las estrellas de tipo B de pulsación lenta son entre tres y ocho veces más masivas que el Sol. Se expanden y contraen en escalas de tiempo del orden de 12 horas a 5 días, y pueden cambiar de brillo hasta en un 5%. Sus modos de oscilación son particularmente sensibles a las condiciones cercanas al núcleo, explicó Pedersen.

"La mezcla interna dentro de las estrellas ahora se ha medido mediante observación y resulta ser diversa en nuestra muestra, con algunas estrellas casi sin mezcla, mientras que otras revelan niveles un millón de veces más altos", dijo Pedersen. La diversidad resulta no estar relacionada con la masa o la edad de la estrella. Más bien, está influenciado principalmente por la rotación interna, aunque ese no es el único factor en juego.

"Estos resultados astrosísmicos finalmente permiten a los astrónomos mejorar la teoría de la mezcla interna de estrellas masivas, que hasta ahora no ha sido calibrada por observaciones provenientes directamente de sus interiores profundos", agregó.

La precisión con la que los astrónomos pueden medir las oscilaciones estelares depende directamente de cuánto tiempo se observa una estrella. Aumentar el tiempo de una noche a un año da como resultado un aumento de mil veces en la precisión medida de las frecuencias de oscilación.