¿Cómo miden los científicos la masa de una estrella?

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Las estrellas son enormes bolas de gas caliente ubicadas a muchos billones de millas de distancia, pero cuando se observan desde la Tierra, aparecen como pequeños puntos brillantes visibles en el cielo nocturno. En un nuevo estudio, los astrónomos realizaron una medición precisa de la masa de una ” enana blanca ” cercana, una estrella que ha llegado al final de su ciclo de vida. Pero, ¿cómo, exactamente, se puede hacer eso? ¿Cómo “pesan” los científicos la masa de una esfera gaseosa a años luz de distancia?

“Casi la única forma que tenemos como astrónomos para medir masas de estrellas, planetas y galaxias es por su influencia gravitacional entre sí”, dijo Terry Oswalt, profesor de física de ingeniería en la Universidad Aeronáutica Embry-Riddle, quien escribió un comentario sobre La reciente medición de la enana blanca para la revista Science.

En otras palabras, si un satélite está en órbita alrededor de Júpiter, es posible estimar la masa de Júpiter midiendo los efectos de la gravedad del planeta en la órbita del satélite.

Los astrofísicos han encontrado una relación entre la potencia de salida de una estrella y su masa , permitiendo que las mediciones de la luminosidad de una estrella se conviertan en estimaciones de su masa. Otro método es explotar los sutiles efectos de la gravedad sobre la luz. Según la teoría de la gravedad de Einstein, la masa genera gravedad al distorsionar el tejido del espacio y el tiempo a su alrededor. Esto, a su vez, afecta a los rayos de luz que pasan cerca de las masas, alejándolos de sus caminos en línea recta. En 2004, un equipo de astrónomos en los EE. UU. Anunció la detección de distorsiones en la luz que pasa por una pequeña estrella roja a unos 1800 años luz de distancia. Utilizando la teoría de Einstein y las mediciones de las distorsiones, el equipo descubrió que esta estrella aislada tenía una masa de alrededor de una décima parte de la del Sol.

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Si tiene dos estrellas orbitando entre sí, puede usar el período orbital y la separación entre las estrellas para calcular su masa combinada. Pero la mayoría de las veces, la masa de la estrella se basa en modelos de computadora. En este punto, en realidad tenemos una muy buena comprensión de la evolución estelar. La luminosidad, el color y la estructura interna de una estrella están determinados por su masa, edad y metalicidad inicial (es decir, la cantidad de elementos más pesados ​​que el helio). Así que hay un par de cosas que podemos hacer:

• Como mínimo, siempre se sabe el color y la metalicidad de una estrella. Puedes unirlos con modelos de evolución estelar. Principalmente, una estrella de menor masa es más roja. Sin embargo, hay cierto margen de error porque las estrellas también cambian de color ligeramente a medida que envejecen. Por lo tanto, existe cierta degeneración entre la edad y la masa.
• Idealmente, si puede ver realmente bien la estrella, puede detectar pequeñas variaciones regulares en el brillo de la estrella. Estos son el resultado de ondas de sonido (es decir, ondas de presión) que atraviesan la estrella. Básicamente, la estrella está vibrando. Esta es una información increíblemente útil porque las ondas de sonido atraviesan el interior de la estrella, por lo que podemos usar estas oscilaciones para calcular la estructura interior de la estrella con cierto detalle. Esto resuelve la degeneración entre la edad y la masa y de eso podemos obtener estimaciones muy precisas de la edad y la masa. Esto se llama asteroseismología. Sí, es el estudio de los “terremotos estelares”. Sí, los terremotos de estrellas son ondas de sonido, al igual que los terremotos de la Tierra son ondas de sonido.