Mediante el uso de técnicas astrosismológicas (el estudio de los interiores estelares, midiendo las oscilaciones sísmicas en la superficie de la estrella), un equipo internacional de investigadores, en el que participa la Universidad de Granada (UGR), ha descubierto la estrella pulsante rápidamente oscilante (en inglés roAp3) más rápida conocida hasta la fecha, que completa una oscilación cada 4.7 minutos.

Ilustración del satélite de la NASA TESS (de sus siglas en inglés “Transiting Exoplanet Survey Satellite”). Crédito: NASA’s Goddard Space Flight Center.

Los investigadores han buscado pulsaciones en una muestra de unas 5.000 estrellas, de las 32 mil observadas en los dos primeros meses de operaciones científicas del satélite de la NASA TESS (de sus siglas en inglés “Transiting Exoplanet Survey Satellite”), y entre ellas, han encontrado cinco estrellas rápidamente oscilantes, objetos estelares poco habituales. Estos resultados se publican hoy en la prestigiosa revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Escudriñando entre los datos ultraprecisos del satélite, este equipo internacional encontró que dos de estas cinco estrellas eran particularmente interesantes para el campo de la física estelar: una porque es más fría de lo que se esperaba teóricamente para una estrella roAp, y la otra porque exhibe frecuencias de pulsación que son inesperadamente altas, constituyendo el caso de estrella pulsante roAp más rápida conocida hasta la fecha.

Encontrar una estrella tan atípica como la que ha encontrado la comunidad de astrónomos, entre ellos varios miembros de la Universidad de Granada y del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) pertenecientes al Consorcio Científico de TESS (TASC) y que firman uno de los primeros artículos surgidos de la ingente cantidad de datos que está suministrando TESS, supone un gran éxito para la comunidad científica ibérica.

Los investigadores de la UGR y el IAA que han participado en este descubrimiento. De izquierda a derecha y de arriba a abajo: Sebastiano Des Franciscis (IAA-CSIC). Rafael Garrido Haba (IAA-CSIC), Antonio García Hernández (UGR), Javier Pascual Granado (IAA-CSIC), Mariel Lares Martiz (IAA-CSIC) y Juan Carlos Suárez Yanes (UGR). Crédito: Mario Puerta.

La autora principal de esta investigación, Margarida Cunha (Instituto de Astrofísica y Ciências do Espaço – IA y Universidade do Porto), explica la importancia de estudiar estas estrellas: “Los datos de TESS muestran que menos del 1% de todas las estrellas de tipo A es probable que oscilen rápidamente (los suelen hacer mucho más lentamente). Sin embargo, el descubrimiento de estos raros pulsadores puede contribuir en gran medida al modelado correcto de la evolución estelar, porque las estrellas roAp son bancos de pruebas únicos para el modelado de los procesos físicos responsables de la segregación de elementos químicos, como la difusión atómica y la levitación por radiación”.

Tras un análisis en profundidad de 80 estrellas que antes se sabía que eran químicamente peculiares, el equipo también encontró 27 nuevas variables Ap rotantes y estimó sus periodos de rotación, basándose en los cambios de brillo que ocurren durante la rotación de la estrella.

La contribución española al estudio

El equipo español de investigadores ha trabajado en el análisis e interpretación de estos primeros datos del satélite. “Contrariamente a lo que se pudiera pensar, la cada vez mayor calidad de los datos supone un reto para el correcto análisis de los mismos”, comenta Mariel Lares Martiz, que actualmente desarrolla en el IAA-CSIC su tesis doctoral sobre el análisis de datos espaciales astrosismológicos bajo la dirección de Rafael Garrido, profesor de investigación del CSIC jefe del grupo de física estelar en el IAA-CSIC y que ha sido pionero en el estudio de la estrellas pulsantes mediante técnicas espaciales como responsable español de la misión CoRoT.

En el mismo grupo y como codirector de su tesis, Javier Pascual, experto en el estudio de curvas de luz proveniente de satélite, señala que estos resultados “nos han obligado incluso a investigar sobre la manera en que examinamos las curvas de luz de estas estrellas y hemos tenido que elaborar nuevos algoritmos de análisis a partir del conocimiento de las misiones anteriores como CoRoT y Kepler”.

Para siete estrellas roAp, previamente conocidas por observaciones en tierra, también se recopilaron datos fotométricos de alta precisión. Para cuatro de estas estrellas, fue posible establecer restricciones en el ángulo de inclinación de la estrella y la oblicuidad magnética.

Distribución de elementos químicos en la superficie de una estrella rápidamente oscilante (roAp3). Las diferentes columnas muestran diferentes fases de rotación. De arriba a abajo, los elementos que se muestran en cada línea son: litio, oxígeno, calcio y neodimio. Crédito: Oleg Kochukhov (departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Uppsala).

Antonio García Hernández, investigador del departamento de Física Teórica y del Cosmos de la Universidad de Granada, explica que “el conocimiento de la inclinación de la estrella o el campo magnético en estas estrellas y en otras, que seguro descubrirá TESS, suponen un paso de gigante para comprender algo mejor la evolución de las estrellas, ya que la rotación es un parámetro crítico”.

Estos nuevos resultados fueron posibles gracias a que el satélite TESS está observando continuamente las estrellas durante períodos de al menos 27 días, fuera de la interferencia de la atmósfera de la Tierra, algo que los observatorios situados en la superficie terrestre no pueden lograr.

“Los descubrimientos de TESS junto con los magníficos datos de sus predecesores CoRoT y Kepler, son el mejor laboratorio en el que se puede diseñar la futura misión de la Agencia Espacial Europea PLATO8 (PLAnetary Transits and Oscillations of stars)”, explica Juan Carlos Suárez, del departamento de Física Teórica y del Cosmos de la Universidad de Granada, miembro del panel científico de la misión PLATO (ESA).

El científico de la UGR añade que “PLATO no solamente podrá caracterizar miles de nuevos sistemas planetarios, sino que además proporcionará valiosísima información para comprender mejor la estructura y la evolución de las estrellas a través del estudio se sus oscilaciones, lo que es conocido como astrosismología.”