Tras casi una década de meticulosas observaciones, un equipo
internacional de astrónomos ha medido, con mayor precisión que nunca, la
distancia a nuestra galaxia vecina, la Gran Nube de Magallanes. Estas
nuevas medidas también amplían nuestro conocimiento sobre la tasa de
expansión del Universo — la constante de Hubble — y es un paso adelante
crucial para entender la naturaleza de la misteriosa energía oscura que
hace que la expansión se esté acelerando. El equipo utiliza telescopios
instalados en el Observatorio La Silla de ESO, en Chile, además de otros
telescopios alrededor del mundo. Estos resultados aparecen en el número
del 7 de marzo de 2013 de la revista Nature.
Impresión artística de una binaria eclipsante
Imágenes
Explicación de las binarias eclipsantes
Imágenes
Esta impresión artística muestra un sistema estelar de binarias
eclipsantes. Cuando una de las estrella pasa delante de la otra, dado
que se orbitan mutuamente, su brillo combinado, visto desde lejos,
disminuye. Estudiando los cambios de la luz y otras propiedades del
sistema, los astrónomos pueden medir las distancias a las binarias
eclipsantes de un modo muy preciso. Una larga serie de observaciones de
estrellas binarias eclipsantes frías, muy raras, ha llevado a la
determinación más precisa realizada hasta el momento de la distancia a
la Gran Nube de Magallanes, una galaxia vecina a la Vía Láctea, dando un
paso crucial en la determinación de distancias en el universo.
Crédito: ESO/L. Calçada
Mapa de la Gran Nube de Magallanes
Imágenes
Esta fotografía muestra la Gran Nube de Magallanes, una galaxia
vecina de la Vía Láctea. Las posiciones de ocho binarias eclipsantes
débiles y extremadamente raras se marcan con cruces rojas (estos objetos
son demasiado débiles para aparecer directamente en la imagen).
Estudiando cómo cambia su luz, y otras propiedades de estos sistemas,
los astrónomos pueden medir las distancias a las binarias eclipsantes de
un modo muy preciso. Una larga serie de observaciones de estos objetos
puede ahora llevarnos a una determinación más precisa de la distancia a
la Gran Nube de Mgallanes — un paso crucial en la determinación de las
distancias en el universo.
Crédito: ESO/R. Gendler
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Ver también
Para conocer con exactitud distancias cada vez más alejadas en el
cosmos, los astrónomos sondean la escala del universo midiendo primero
la distancia a objetos cercanos, utilizándolos como puntos de referencia
(candelas estándar) [1].
Pero esta cadena solo es tan precisa como lo es su eslabón más débil.
Hasta el momento, encontrar una distancia precisa a la Gran Nube de
Magallanes (Large Magellanic Cloud, LMC), una de las galaxias más
cercanas a la Vía Láctea, ha resultado ser impreciso. Dado que las
estrellas en esta galaxia se utilizan para fijar la escala de distancias
para galaxias más remotas, las medidas son de crucial importancia.
La minuciosa observación de un extraño tipo de estrella doble ha
permitido a un equipo de astrónomos deducir un valor mucho más preciso
para la distancia a LMC: 163.000 años luz.
“Estoy muy emocionado porque los astrónomos han estado intentando
durante cien años medir con precisión la distancia a la Gran Nube de
Magallanes, y se ha comprobado que esto es extremadamente difícil”, afirma Wolfgang Gieren (Universidad de Concepción, Chile) uno de los investigadores que lidera el equipo. “Ahora hemos resuelto este problema con un resultado demostrable y con una precisión de un 2%”.
La mejora en la medida de la distancia a la Gran Nube de Magallanes
también nos facilita conocer mejor distancias a muchas estrellas
variables Cefeidas [2].
Estas brillantes estrellas pulsantes se utilizan como estrellas de
referencia para medir distancias a galaxias más remotas y para
determinar la tasa de expansión del universo — la Constante de Hubble. A
su vez, esta es la base para sondear el universo hasta las galaxias más
distantes que pueden verse con los telescopios actuales. De manera que
una distancia precisa a la Gran Nube de Magallanes reduce inmediatamente
la inexactitud en las medidas actuales de distancias cosmológicas.
Los astrónomos obtuvieron la distancia a la Gran Nube de Magallanes
observando una extraña pareja de estrellas cercanas, conocidas como
binarias eclipsantes [3].
Dado que estas estrellas orbitan una alrededor de la otra, pasan la una
delante de la otra. Cuando esto ocurre, visto desde la Tierra, el
brillo total desciende, tanto cuando una estrella pasa delante de la
otra como cuando pasa por detrás (aunque la cantidad es diferente) [4].
Haciendo un seguimiento muy preciso de estos cambios en el brillo, y
midiendo las velocidades orbitales de las estrella, es posible saber el
tamaño de las estrellas, sus masas y otras informaciones sobre sus
órbitas. Cuando combinamos esto con medidas minuciosas del brillo total y
del color de la estrella [5] se obtienen distancias notablemente precisas.
Este método ha sido utilizado anteriormente, pero con estrellas
calientes. Sin embargo, en este caso deben asumirse ciertas hipótesis y
estas distancias no resultan tan precisas como se desearía. Ahora, por
primera vez, se han identificado ocho binarias eclipsantes
extremadamente raras, en las que ambas estrellas son gigantes rojas
frías [6].
Estas estrellas han sido cuidadosamente estudiadas y resultan en
valores de distancias mucho más precisas — hasta alrededor de un 2%.
“ESO proporcionó el equipo perfecto de telescopios e instrumentos
necesario para las observaciones de este proyecto: HARPS para obtener
las velocidades radiales extremadamente precisas de estrella
relativamente débiles, y SOFI para las medidas precisas de cuán
brillantes son estas estrellas en el rango infrarrojo”, añade
Grzegorz Pietrzyński (Universidad de Concepción, Chile, y Observatorio
de la Universidad de Varsovia, Polonia), autor que lidera el nuevo
artículo de Nature.
“Estamos trabajando para mejorar nuestro método aún más y
esperamos tener una distancia a LMC de un 1% dentro de unos pocos años.
Esto tiene consecuencias de amplio alcance no solo para la cosmología,
sino para numerosos campos de la astrofísica”, concluye Dariusz Graczyk, el segundo autor del nuevo artículo de Nature.
Notas
[1] Las candelas estándar son objetos
de conocido brillo. Observando el brillo de este tipo de objetos los
astrónomos puede deducir las distancias — los objetos más alejados
parecen más débiles. Ejemplos de estas candelas estándar son las
variables Cefeidas [2] y las supernovas Tipo Ia. La gran
dificultad es calibrar la escala de distancias encontrando ejemplos
relativamente cercanos de este tipo de objetos en donde puedan
determinarse las distancias por otros medios.
[2] Las variables Cefeidas son estrellas brillantes
inestables que pulsan y varían su brillo. Pero hay una relación muy
clara entre la velocidad con la que cambian y su brillo. Las Cefeidas
que pulsan más rápidamente son más débiles que las que pulsan más
lentamente. Esta relación periodo-luminosidad permite que sean
utilizadas como candelas estándar de referencia para medir la distancia a
galaxias cercanas.
[3] Este trabajo forma parte del Proyecto Araucaria para la mejora de las medidas de las distancias a galaxias cercanas.
[4] Las variaciones exactas de la luz dependen de los
tamaños relativos de las estrellas, de sus temperaturas y colores y de
los detalles de las órbitas.
[5] Los colores se miden comparando los brillos de las estrellas en diferentes longitudes de onda del infrarrojo cercano.
[6] Estas estrellas se encontraron buscando entre los 35 millones de estrellas de LMC estudiadas con el proyecto OGLE.
Información adicional
Esta investigación fue presentada en el
artículo “An eclipsing binary distance to the Large Magellanic Cloud
accurate to 2 per cent”, por G. Pietrzyński et al., que aparece en el
número del 7 de marzo de 2013 de la revista Nature.
El equipo está compuesto por G. Pietrzyński (Universidad de
Concepción, Chile; Observatorio de la Universidad de Varsovia, Polonia),
D. Graczyk (Universidad de Concepción), W. Gieren (Universidad de
Concepción), I. B. Thompson (Observatorios Carnegie, Pasadena, EE.UU.),
B., Pilecki (Universidad de Concepción; Observatorio de la Universidad
de Varsovia), A. Udalski (Observatorio de la Universidad de Varsovia),
I. Soszyński (Observatorio de la Universidad de Varsovia), S. Kozłowski
(Observatorio de la Universidad de Varsovia), P. Konorski (Observatorio
de la Universidad de Varsovia), K. Suchomska (Observatorio de la
Universidad de Varsovia), G. Bono (Universidad de Roma Tor Vergata,
Roma, Italia; INAF-Observatorio Astronómico de Roma, Italia), P. G.
Prada Moroni (Universidad de Pisa, Italia; INFN, Pisa, Italia), S.
Villanova (Universidad de Concepción ), N. Nardetto (Laboratorio Fizeau,
UNS/OCA/CNRS, Niza, Francia), F. Bresolin (Instituto de Astronomía,
Hawaii, EE.UU.), R. P. Kudritzki (Instituto de Astronomía, Hawaii,
EE.UU.), J. Storm (Leibniz Instituto de Astrofísica, Potsdam, Alemania),
A. Gallenne (Universidad de Concepción), R. Smolec (Centro Astronómico
Nicolaus Copernicus, Varsovia, Polonia), D. Minniti (Pontificia
Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile; Observatorio del
Vaticano, Italia), M. Kubiak (Observatorio de la Universidad de
Varsovia), M. Szymański (Observatorio de la Universidad de Varsovia), R.
Poleski (Observatorio de la Universidad de Varsovia), Ł. Wyrzykowski
(Observatorio de la Universidad de Varsovia), K. Ulaczyk (Observatorio
de la Universidad de Varsovia), P. Pietrukowicz (Observatorio de la
Universidad de Varsovia), M. Górski (Observatorio de la Universidad de
Varsovia), P. Karczmarek (Observatorio de la Universidad de Varsovia).
ESO es la principal organización astronómica intergubernamental de
Europa y el observatorio astronómico más productivo del mundo. Quince
países apoyan esta institución: Alemania, Austria, Bélgica, Brasil,
Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Holanda, Italia, Portugal, el
Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza. ESO desarrolla un
ambicioso programa centrado en el diseño, construcción y operación de
poderosas instalaciones de observación terrestres que permiten a los
astrónomos hacer importantes descubrimientos científicos. ESO también
desarrolla un importante papel al promover y organizar la cooperación en
investigación astronómica. ESO opera tres sitios únicos de observación
de categoría mundial en Chile: La Silla, Paranal y Chajnantor. En
Paranal, ESO opera el Very Large Telescope, el observatorio
óptico más avanzado del mundo, y dos telescopios de rastreo. VISTA
trabaja en el infrarrojo y es el telescopio de rastreo más grande del
mundo, y el VST (VLT Survey Telescope, Telescopio de Rastreo
del VLT) es el telescopio más grande diseñado exclusivamente para
rastrear el cielo en luz visible. ESO es el socio europeo de un
revolucionario telescopio, ALMA, el proyecto astronómico más grande en
desarrollo. Actualmente ESO está planificando el European Extremely Large Telescope,
E-ELT, el telescopio óptico y de infrarrojo cercano de 39 metros, que
llegará a ser “el ojo más grande del mundo para mirar el cielo”.
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Esta es una traducción de la nota de prensa de ESO eso1311.
ESO
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