AA: YSOVAR: Seis binarias eclipsantes pre-secuencia principal en el cúmulo de Orión

YSOVAR: Seis binarias eclipsantes pre-secuencia principal en el cúmulo de Orión** María Morales-Calderón1,20, J. R. Stauffer1, K. G. Stassun2,3,4, F. J. Vrba5, L. Prato6, L. A. Hillenbrand7, S. Terebey8, K. R. Covey9, L. M. Rebull1, D. M. Terndrup10,11, R. Gutermuth12, I. Song13, P. Plavchan14, J. M. Carpenter7, F. Marchis15, E. V. Garcıa3, S. Margheim16, K. L. Luhman17,18, J. Angione8, and J.M. Irwin19.
1Spitzer Science Center, California Institute of Technology,
2Physics and Astronomy Department, Vanderbilt University
3Fisk University, Department of Physics, Fisk University Nashville (USA)
4Department of Physics, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts, 02139, USA
Resto de afiliaciones al final del artículo…

1. Breve descripción del artículo

En este artículo presentamos el descubrimiento de seis nuevos sistemas binarios eclipsantes compuestos, cada uno de ellos, por dos estrellas pre-secuencia principal, es decir, objetos muy jovenes en sus primeros millones de años de vida.

Las binarias eclipsantes (de las que ya hablamos aquí) son estrellas dobles cuyo plano orbital está orientado hacia la Tierra, de tal modo que, desde nuestra perspectiva, sufren eclipses mutuos. Al tratarse de estrellas fuera de nuestro sistema solar (a más de mil años luz de distancia) y encontrarse muy cerca la una de la otra, no podemos ver las dos componentes por separado.  Por tanto,  los eclipses se notan por un descenso del brillo del sistema debido a la ocultación total o parcial de una estrella por la otra (ver imagen más abajo).

Las observaciones que hemos realizado nos han permitido no solo identificar estos seis nuevos sistemas sino también caracterizar (obtener masas, tamaños y temperaturas) dos de ellos. Uno es el sistema de mayor masa conocido hasta el momento y el otro tiene una componente que posiblemente es una enana marrón (objetos de masa inferior a 0.075 veces la masa del Sol o, lo que es lo mismo, unas 75 masas de Júpiter).

Ilustración del movimiento de una estralla binaria y del brillo conkunto que vemos desde la Tierra. Al pasar una por delante de la otra se produce lo que conocemos como eclipse (un descenso en el brillo total que nos llega del sistema). Aquí podéis ver la imagen en movimiento. Fuente: ESO

Ilustración del movimiento de una estrella binaria y del brillo conjunto que vemos desde la Tierra. Al pasar una por delante de la otra, se produce lo que conocemos como eclipse (un descenso en el brillo total que nos llega del sistema). Aquí podéis ver la imagen en movimiento. Fuente: ESO

2. ¿Qué implicaciones tiene este artículo y en qué ha sido pionero? ¿A qué preguntas ha dado respuestas?

Los astrónomos nos apoyamos continuamente en el uso de modelos teóricos de evolución estelar para compararlos con nuestras observaciones y así derivar parámetros estelares. Sin embargo, para que estas estimaciones tengan sentido, los modelos teóricos deben ser contrastados con datos empíricos para asegurarnos de que están bien calibrados. Esto es especialmente importante en el caso de estrellas pre-secuencia principal ya que en las estrellas jóvenes la temperatura y el radio evolucionan rápidamente mientras la estrella se contrae hasta llegar a la secuencia principal. Además, las estrellas jóvenes suelen tener manchas, actividad coronal, y/o discos circunestelares que complican mucho la física de su formación y evolución temprana.

Estudiar binarias eclipsantes es clave para poder medir de una forma empírica, directa y precisa las masas, radios y temperaturas de las estrellas que forman el sistema. Estos parametros sirven como anclas para calibrar los modelos de evolucion estelar. Sin embargo, hasta el momento, solo se conocían 7 de estos sistemas. Los 6 nuevos sistemas descubiertos no solo aumentan el rango de masas existente (de 0.070 a 2.8 masas solares) sino que también incluyen el primer sistema conocido con un disco circunestelar y el único sistema conocido en que las dos componentes están tan separadas que probablemente no se vean afectadas la una por la otra. Se tratan por tanto de puntos de referencia muy valiosos para los modelos existentes.

Nebulosa de Orión en la que se ha realizado el estudio. La imagen es una composición de 3 longitudes de onda (o colores) obtenidas con el Telescopio espacial Spitzer. Fuente: NASA

Nebulosa de Orión en la que se ha realizado el estudio. La imagen es una composición de 3 longitudes de onda (o colores) obtenidas con el Telescopio espacial Spitzer. Fuente: NASA

3. ¿Qué instalaciones científicas has tenido que emplear para lograr el objetivo?

El hecho de que existan tan pocos sistemas binarios eclipsantes de este tipo se debe, en parte, a que su descubrimiento requiere programas de observación que incluyan monitoreos durante largos periodos de tiempo y en zonas amplias de cielo. Es decir, muchas horas de observación. Además, el hecho de que sean objetos jóvenes aún algo embebidos en la nube de la que se han formado hace que las observaciones en el óptico (rango visible) sean muy complicadas.

Las observaciones del proyecto YSOVAR, que estudia la variabilidad de estrellas jóvenes, resultan perfectas para nuestro objetivo. Estas observaciones utilizan el satélite espacial Spitzer para monitorear varias regiones de formación estelar en el infrarrojo medio (3.6 – 4.5 micras). Las observaciones eran muy sencillas, básicamente hemos apuntado el telescopio hacia Orión y tomado entre dos y tres exposiciones diarias durante un mes; un año después volvimos a repetir el mismo tipo de observaciones lo cual nos permitió, entre otras cosas, confirmar los eclipses y obtener periodos más precisos.

4. ¿Qué repercusiones podrían tener los resultados de este artículo en la vida diaria actual o futura?

Estudios como el nuestro no tienen, en principio, una repercusión casera automática. La mayor repercusión de este trabajo será la mejora de los modelos teóricos sobre formación y evolución estelar y por tanto un mejor conocimiento del funcionamiento de las estrellas. Es decir, simplemente conocimiento y satisfacción de la curiosidad como repercusión inmediata. Sin embargo, en ocasiones el uso y perfeccionamiento de una técnica da lugar a nuevas aplicaciones fascinantes de la misma. Por ejemplo, la tecnologia infrarroja que fue descubierta por Herschel en el año 1800 y que hemos usado en este estudio continua evolucionando para usarse en nuevas tecnicas de diagnóstico médico, lucha contra incendios, satélites que monitorean el clima terrestre, estudio modelos de vegetación y oceanográficos etc.

María Morales-Calderón

**Artículo publicado en la revista Astrophysical Journal.

Conceptos que deberías haber aprendido… [si no es así, pregúntalos aquí]

Binarias eclipsantes, objetos jóvenes, Nebulosa de Orión, estrellas pre-secuencia principal, Spitzer, YSOVAR.

Más información

Resto de afiliaciones de los co-autores:

5U.S. Naval Observatory, Flagstaff Station, Flagstaff
6.Lowell Observatory, Flagstaff, AZ, USA
7.Astronomy  Department,  California Institute  of Technology,  1200 E California Blvd.,  Pasadena,  CA 
8.Dept.  of Physics and Astronomy, California State University at Los Angeles, Los Angeles, CA 90032, USA.
9.Hubble Fellow; Department of Astronomy, Cornell University, 226 Space Sciences Building, Ithaca, NY 14853, USA. 
10.Department of Astronomy, The Ohio State University, 140 West 18th Avenue, Columbus, OH 43210, USA. 
11.National Science Foundation, 4201 Wilson Boulevard, Arlington, VA 22230, USA
12.Dept.  of Astronomy, University of Massachusetts, Amherst, MA 01003, USA 
13.Physics and Astronomy Dept., University of Georgia,Athens, GA 30602-2451, USA
14.NASA Exoplanet Science Institute, California Institute of Technology, Pasadena, CA 91125, USA 
15.SETI Institute, Carl Sagan Center, 189 N San Bernado Av, Mountain View CA 94043 USA 
16.Gemini Observatory, Southern Operations Center, Casilla 603, La Serena, Chile
17.Department of Astronomy and Astrophysics, The Pennsylvania State University, University Park, PA 16802, USA
18.Center for Exoplanets and Habitable Worlds, The Pennsylvania State University, University Park, PA 16802, USA
19.Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, 60 Garden St., Cambridge, MA 02138, USA 
20.Centro de Astrobiología (INTA-CSIC); ESAC Campus, P.O. Box 78, E-28691 Villanueva de la Canada, Spain
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