Ecos de luz delatan las lejanías estelares

Comunicado de Prensa ESO PR 05/08.

Los astrónomos calibran la escala de distancias del universo

Tomando ventaja de la presencia de ecos de luz, un equipo de astrónomos ha utilizado un telescopio de ESO para medir, con una precisión del orden del 1%, la distancia de una Cefeida, una clase de estrellas variables que constituyen uno de los primeros escalones en la escala de distancias cósmicas.

ESO PR Photo 05a/08 – Cefeida RS Pup La nebulosa que rodea a la cefeida RS Pup encierra indudablemente un tesoro de información sobre la historia de pérdida de masa de la estrella. Esta imagen compuesta se basa en observaciones realizadas con el telescopio ESO NTT de 3,6 metros instalado en el observatorio de La Silla, en Chile, equipado con el Instrumento Multi Modo de ESO. Los datos se obtuvieron a través de filtros B, V y R. © ESO

“Nuestras mediciones realizadas con el Telescopio de Nueva Tecnología de ESO en La Silla nos permite obtener la distancia más precisa hasta ahora a una Cefeida”, dice Pierre Kervella, autor principal del artículo que informa sobre este resultado.

Las cefeidas [1] son estrellas pulsantes que han sido utilizadas como indicadores de distancias por casi cien años. La nueve y precisa medición es importante porque, a diferencia de muchas otras, es puramente geométrica y no se basa en hipótesis sobre la física en juego en las propias estrellas.

El equipo de astrónomos estudió RS Pup, una brillante estrella cefeida localizada en la dirección de la constelación de Puppis (la Popa), fácilmente visible con binoculares. RS Pup varía en luminosidad por casi un factor de cinco cada 41,4 días. Es 10 veces más masiva que el Sol, 200 veces más grande y, en promedio, 15 000 veces más luminosa.

RS Pup es la única cefeida [2] incrustada en una gran nebulosa, la que está compuesta por un polvo fino que refleja algo de la luz emitida por la estrella.

ESO PR Photo 05b/08 – Ecos de luz en RS Pup La nebulosa que rodea a RS Pup vista en seis épocas diferentes, correspondientes a fases distintas de su ciclo de 41,4 días. Monitoreando tanto la variación lumínica de la estrella como los ecos de luz en varios rasgos de la nebulosa, es posible determinar la distancia de la estrella. Los cambios en la nebulosa son, por ejemplo, muy fáciles de detectar en la zona media, justo por encima y a la derecha de dos estrellas cercanas en el primer plano. Los astrónomos observaron los ecos producidos en 7 rasgos nebulares, algunos de los cuales están indicados en esta imagen. © ESO

Como la luminosidad del astro varía con un patrón muy distintivo, la presencia de la nebulosa permite a los astrónomos ver los ecos de luz y utilizarlos para medir la distancia a la estrella.

“La luz que viajó desde la estrella hasta un gránulo de polvo y luego hasta el telescopio llega un poco después que la luz que viene desde la estrella directamente hasta el telescopio”, explica Karvella. “En consecuencia, si medimos la luminosidad de una mota aislada de polvo en particular, obtendremos una curva de luz que tiene la misma forma que la variación de la cefeida, pero desplazada en el tiempo”.

Este retraso es denominado “eco de luz”, por analogía con el eco más tradicional, por ejemplo el reflejo de un sonido en el fondo de un pozo.

Al monitorear la evolución de la luminosidad de estas motas en la nebulosa, los astrónomos pueden derivar su distancia a la estrella; es simplemente el retraso medido en el tiempo multiplicado por la velocidad de la luz. Conociendo esta distancia y la separación aparente en el cielo entre la estrella y la mota de polvo, se puede computar la distancia a la que se encuentra RS Pup.

ESO PR Photo 05c/08 – Ecos de luz La determinación de la distancia hasta RS Pup, utilizando el método del astrónomo estadounidense Robert Hablen, se basa en la medición de la diferencia de fase entre la variación de la estrella y la variación de rasgos aislados de la nebulosa (impresión artística). © ESO

A partir de las observaciones de los ecos en varios rasgos nebulares, la distancia de RS Pup ha sido establecida en 6 500 años-luz, más o menos 90 años-luz.

“Conocer la distancia a una estrella cefeida con tal precisión resulta crucial para la calibración de la relación período-luminosidad en esta clase de estrellas”, dice Karvella. “Esta relación es de hecho la base de la determinación de distancias de las galaxias utilizando cefeidas.”.

Así, RS Pup se encuentra a una distancia de aproximadamente un cuarto de la distancia entre el Sol y el centro de la Vía Láctea. Esta estrella se encuentra ubicada en el plano galáctico, en una región muy populosa de nuestra galaxia.

ESO PR Photo 05d/08 – Posición de RS Pup en la galaxia Esta impresión artística muestra la localización de la estrella cefeida RS Pup en nuestra galaxia, tal como fue determinada por los astrónomos utilizando datos del NTT de ESO. © ESO

Más información

"The long-period Galactic Cepheid RS Puppis – I. A geometric distance from its light echoes”, P. Karvella et al. se encuentra en prensa en Astronomy & Astrophysics.

El equipo está compuesto por Pierre Kervella y Guy Perrin (LESIA, Observatoire de Paris, Francia), Antoine Mérand (Center for High Angular Resolution Astronomy, Atlanta, Georgia, EE.UU.), László Szabados (Konkoly Observatory, Budapest, Hungría), Pascal Fouqué (Observatoire Midi-Pyrénées, Toulouse, Francia), David Bersier (Liverpool John Moores University, Reino Unido), y Emanuela Pompei (ESO).

NOTAS

[1] Las cefeidas son unas raras y muy brillantes estrellas pulsantes cuya luminosidad varía en forma muy regular. Son llamadas así por la estrella Delta Cefei en la constelación de Cefeo, la primera estrella variable conocida de este tipo en particular y lo suficiente luminosa como para ser vista a simple vista. Casi un siglo atrás, en 1912, la astrónoma estadounidense Henrietta Leavitt publicó una relación entre la luminosidad intrínseca y el período de pulsación de las cefeidas, en la cual los períodos más largos correspondían a las estrellas más brillantes. Esta relación juega todavía un papel central en la escala de distancias extragalácticas.

[1] La nebulosa que rodea a RS Pup fue descubierta en 1961 por el astrónomo sueco Bengt Westerlund, quien más tarde se convirtió en el director de ESO en Chile (1970-74). Poco después, en 1972, el astrónomo estadounidense Robert Havlen, que por entonces visitaba a ESO Chile, publicó el primer estudio de la nebulosa en la para entonces bastante joven revista europea Astronomy & Astrophysics.

Contacto científico
Pierre Kervella
Observatoire de Paris-Meudon, France
E-mail: Pierre.Kervella (at) obspm.fr
Phone: +33 1 45 07 79 66

Telescopio NTT de ESO en La Silla, desierto de Atacama, Chile. © ESO

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Artículo original: ESO Science Release 05/08.
Título: “Light echoes whisper the distance to a star”
Fecha: Enero 11, 2008
Enlace con el artículo original: aquí
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