Esta animación en lapsos de tiempo, realizada a partir de ocho imágenes del telescopio espacial Hubble, muestra el movimiento aparente de la estrella enana blanca Stein 2051 B que pasa por delante de una estrella distante. Las observaciones fueron tomadas entre el 1 de Oct. de 2013, y 14 Oct. de 2015. Crédito: NASA , ESA , y K. Sahu ( STScI ). Publicado el 7 de Junio, 2.017.
Los astrónomos han utilizado la visión aguda del telescopio espacial Hubble de la NASA para repetir una prueba centenaria de la Teoría General de la Relatividad de Einstein . El equipo del Hubble midió la masa de una enana blanca, el remanente “quemado” de una estrella normal, al ver cuánto se desvía la luz de una estrella de fondo.
Esta observación representa la primera vez que el Hubble ha presenciado este tipo de efecto creado por una estrella. Los datos proporcionan una estimación sólida de la masa de la enana blanca y un entendimiento de las teorías de la estructura y composición de las estrellas agotadas.
Las apariencias engañan. En esta imagen del telescopio espacial Hubble, la estrella enana blanca Stein 2051B y la estrella más pequeña debajo de ella parecen ser vecinos cercanos. Las estrellas, sin embargo, residen lejos una de la otra. Stein 2051B está a 17 años luz de la Tierra; la otra estrella está a unos 5.000 años luz de distancia. Stein 2051B es el nombre de su descubridor, cura católico y astrónomo holandés Johan Stein.
Créditos: NASA, ESA, y K. Sahu (STScI).
Propuesta por primera vez en 1915, la Teoría de la Relatividad General de Einstein describe cómo los objetos masivos deforman el espacio, lo que nosotros sentimos como la gravedad. La teoría fue verificada experimentalmente cuatro años más tarde, cuando un equipo dirigido por el astrónomo británico Sir Arthur Eddington midió la cantidad desviación de la imagen de una estrella de fondo por la gravedad del Sol cuando su luz rozó el Sol durante un eclipse solar, un efecto llamado microlente gravitacional.
Los astrónomos pueden utilizar este efecto para ver imágenes ampliadas de las galaxias distantes o, más cerca, para medir pequeños cambios en la posición aparente de una estrella en el cielo. Los investigadores tuvieron que esperar un siglo, sin embargo, hasta la construcción de telescopios lo suficientemente potentes para detectar este fenómeno de deformación gravitatoria causado por una estrella fuera de nuestro Sistema Solar. La cantidad de desviación es tan pequeña, que sólo la precisión del Hubble podría medirlo.
El Hubble observó la cercana estrella enana blanca Stein 2051B al pasar por delante de una estrella de fondo. Durante la estrecha alineación, la gravedad de la enana blanca curvó la luz de la estrella distante, haciendo que parezca desplazada por unos 2 milisegundos de arco de su posición real. Esta desviación es tan pequeña que es equivalente a la observación de un camino de hormigas en la superficie de un cuarto desde 1,500 millas (2400 km) de distancia.
Esta ilustración muestra cómo la gravedad de una estrella enana blanca deforma el espacio y curva la luz de una estrella distante detrás de ella. El telescopio espacial Hubble capturó imágenes de la estrella muerta, llamada Stein 2051B, al pasar por delante de una estrella de fondo. Durante la estrecha alineación, Stein 2051B desvió la luz de la estrella, que apareció desplazada unos 2 milisegundos de arco de su posición real. Ver videos: 1 y 2. Créditos: NASA, ESA, y A. Feild (STScI) /Science – AAAS.
Con la medida de la desviación, los astrónomos del Hubble calcularon que la masa de la enana blanca es más o menos el 68 por ciento de la masa del Sol. Este resultado coincide con las predicciones teóricas.
La técnica abre una ventana a un nuevo método para determinar la masa de una estrella. Normalmente, si una estrella tiene una compañera, los astrónomos pueden determinar su masa midiendo el movimiento orbital del sistema doble de estrellas. Aunque Stein 2051B tiene una compañera, una enana roja brillante, los astrónomos no pueden medir con precisión su masa debido a que las estrellas están demasiado separadas. Las estrellas están al menos a 5 mil millones de millas ( 8 mil millones de km.) de distancia, casi el doble de la distancia actual de Plutón del Sol.
“Este método de microlente es una forma muy independiente y directa para determinar la masa de una estrella”, explicó el investigador principal Dr. Kailash Chandra Sahu, del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial (STScI) en Baltimore, Maryland. “Es como la colocación de la estrella en una escala: la deflexión de posición es el análogo al movimiento de la aguja en la escala.”
Sahu presentó los resultados de su equipo a las 11:15 am (EDT), del 7 de Junio (2017) en la reunión de la Sociedad Astronómica Americana en Austin, Texas.
El análisis con el Hubble también ayudó a los astrónomos a verificar independientemente la teoría de cómo el radio de una enana blanca está determinado por su masa, una idea propuesta por primera vez en 1935 por el astrónomo estadounidense indio Subrahmanyan Chandrasekhar. “Nuestra medida es una buena confirmación de la teoría de la enana blanca, y que incluso nos dice acerca de la composición interna de una enana blanca”, dijo el miembro del equipo Howard Bond, de la Universidad Estatal de Pennsylvania en University Park.
El equipo de Sahu identificó Stein 2051B y su estrella de fondo después de revisar los datos de más de 5.000 estrellas en un catálogo de estrellas cercanas que parecen moverse rápidamente a través del cielo. Las estrellas con un movimiento aparente mayor en el cielo tienen una mayor probabilidad de pasar por delante de una estrella de fondo distante, situación donde la desviación de la luz se puede medir.
Después de identificar Stein 2051B y mapear el campo de estrellas de fondo, los investigadores utilizaron la Cámara de Campo Ancho nº 3 (Wide Field Camera 3) del Hubble para observar la enana blanca en siete ocasiones diferentes durante un período de dos años, cuando pasó junto a la estrella de fondo seleccionada.
Los astrónomos hicieron observaciones de la enana blanca y la estrella de fondo débil durante un período de dos años. Durante la alineación, la luz de la estrella distante aparecía desplazada por unos 2 milisegundos de arco de su posición, que indica que su masa es el 68% de la del Sol. Crédito: (NASA – STSCI).
Las observaciones del Hubble fueron desafiantes y consumieron mucho tiempo. El equipo de investigación tuvo que analizar la velocidad de la enana blanca y la dirección en que se movía con el fin de predecir cuándo llegaría a una posición adecuada para curvar la luz proveniente de una estrella de fondo, lo que permitió a los astrónomos observar el fenómeno con el Hubble.
Los astrónomos también tuvieron que medir el pequeño desvío en la posición de la estrella de fondo. “Stein 2051B es 400 veces más brillante que la estrella de fondo distante”, dijo el miembro del equipo Jay Anderson de STScI, que dirigió el análisis para medir con precisión las posiciones de las estrellas en las imágenes del Hubble. “Así que la medición de la extremadamente pequeña desviación es como tratar de ver el movimientode una luciérnaga junto a una bombilla. El movimiento del insecto es muy pequeño, y el resplandor de la bombilla de luz hace que sea difícil verlo. ”De hecho, el ligero movimiento es aproximadamente 1.000 veces más pequeño que la medición hecha por Eddington en su experimento de 1919.
Stein 2051B es el nombre de su descubridor, el cura católico y astrónomo holandés Johan Stein. Reside a 17 años luz de la Tierra y su edad se estima en alrededor de 2,7 mil millones de años. La estrella de fondo está a unos 5.000 años luz de distancia.
Los investigadores planean usar el Hubble para llevar a cabo un estudio similar con microlente de Proxima Centauri, la vecina estelar más cercana a nuestro Sistema Solar.
El resultado del equipo aparecerá en la revista Science el 9 de junio.
El telescopio espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la ESA (Agencia Espacial Europea). El Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, gestiona el telescopio. El Instituto de Ciencia del Telescopio del Espacio (STScI) en Baltimore conduce las operaciones científicas del Hubble. STScI es operado para la NASA por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía, en Washington, DC.
Fuente del artículo: NASA, ESA, and K. Sahu (STScI). Artículo original: “Hubble Astronomers Develop a New Use for a Century-Old Relativity Experiment to Measure a White Dwarf’s Mass“. Donna Weaver / Ray Villard – Kailash Sahu.
Material relacionado:
Vea la conferencia de prensa con la presentación del trabajo por el Dr. Kailash Chandra Sahu en el 230º Encuentro de la Sociedad Americana de Astronomía el 7/06/2017.
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Astronomers measure the mass of a star—thanks to an old tip from Einstein, Daniel Clery – Science AAAS. Otra publicación de la noticia.
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La desviación de la luz de las estrellas durante un eclipse de Sol fue una de las predicciones de la Teoría de la Relatividad General de A. Einstein. El lector encontrará todos los recursos sobre dicha teoría en el apartado “Material realcionado” del artículo:
- Cómo se calcula la masa de las estrellas. Mariano Miguel Lanzi – Ciencia e Historia.
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Sistema formado por dos estrellas en órbita circular – Dr. Ángel Franco García – Universidad del País Vasco.
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White dwarf acts as cosmic magnifying glass – An article by Elizabeth Gibney on the paper from Ethan Kruse and Eric Agol – April, 2014.
Sobre Sir Arthur Eddington y el eclipse de Sol de 1919:
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Un eclipse para confirmar la Teoría de la Relatividad General, Augusto Beléndez, Catedrático de Física Aplicada de la Univ. de Valencia y miembro de la RSEF – OpenMind.
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Studying the Stars, Testing Relativity: Sir Arthur Eddington, ESA – Space Science.
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Relativity and the 1919 eclipse – ESA – Space Science.
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Testing General Relativity – NASA – Total Eclipse 21 August 2017.
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Einstein, Eddington and the 1919 Eclipse – Peter Coles – School of Physics & Astronomy, University of Nottingham.
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Judging Einstein. Before most physicists would believe the claims of relativity, they required proof—which would come in the form of a solar eclipse, J. Donald Fernie, American Scientist Magazine, 2005.
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Arthur Eddington (1882 – 1944) – Important Scientists – Physics World.
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Eddington’s Limits of Knowledge: The Role of Religion, Matthew Stanley, – I.T. Durham and D. Rickles (eds.), Information and Interaction, The Frontiers Collection, DOI 10.1007/978-3-319-43760-6_2, Springer.
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Arthur Stanley Eddington Bibliography, Department of Physics and Astronomy, Sonoma State University. Un detalle bibliográfico completo de A. Eddington.
Sobre las expediciones argentinas y las inglesas a los eclipses totales de Sol en la segunda década del siglo XX, en busca de la confirmación observacional de la Teoría de la Relatividad General:
El Prof. Ing. Santiago Paoloantonio del Museo del Observatorio Astronómico de Córdoba (MOA), Universidad Nacional de Córdoba, nos proporcionó un conjunto de 4 excelentes artículos, que muestran en detalle los esfuerzos científicos realizados por las expediciones argentinas y las inglesas, persiguiendo la comprobación observacional de la Teoría de la Relatividad General.
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Intentos Argentinos para verificar la Teoría de la Relatividad. Santiago Paolantonio & Edgardo R. Minitti. Asociación Argentina de Astronomía. Historia de la Astronomía.
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A un siglo del primer intento de verificar la Teoría de la Relatividad. Santiago Paoloantonio. UNCIENCIA – Historia de la Astronomía.
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De Córdoba al Mar Negro. Santiago Paoloantonio. Historia de la Astronomía.
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La Demostración Sudamericana de las Teorías de Eisntein. Antonio Augusto Passos Videira, Jean Einsenstaedt. ” Ciencia Hoy“.
