Nuestra Investigación: Las estrellas variables RR Lyrae como trazadoras de estructura Galáctica

Por Felipe Gran, estudiante de doctorado del MAS y del Instituto de Astrofísica UC 

Aunque conocemos muchos de los misterios del Universo lejano como las supernovas (http://www.astrofisicamas.cl/buscando-supernovas-en-tiempo-real-2/), o incluso las explosiones de rayos gamma (http://www.astrofisicamas.cl/nuestra-investigacion-la-conexion-entre-supernovas-explosiones-de-rayos-gamma-y-magnetares/), aún no tenemos una idea completa de cómo es exactamente la estructura interna de la Vía Láctea. Las partes exteriores de la Galaxia (también conocido como halo) han sido estudiadas y caracterizadas durante muchos años, debido a que ni la densidad de estrellas ni el polvo interestelar han sido un impedimento para ello.

La situación cambia dramáticamente cuando queremos investigar las zonas más interiores de la Vía Láctea. La inmensa cantidad de estrellas y polvo en la dirección del corazón de la Vía Láctea hace que no podamos ya usar la misma receta que en las zonas exteriores, de hecho, nuevos telescopios han tenido que ser acondicionados especialmente para esta tarea.

Detectores infrarrojos como el instalado en el telescopio VISTA (https://www.eso.org/public/chile/teles-instr/paranal-observatory/surveytelescopes/vista/?lang) son especialmente efectivos para disminuir los impedimentos antes mencionados, logrando revelar las estrellas que forman las partes más internas de nuestra Galaxia, componente también llamada bulbo Galáctico. 

Es así como hace unos años se confirmó finalmente que la distribución de estrellas en las zonas centrales de nuestra Galaxia tienen forma de X (“X-shape” en inglés), un poco alargada y ¡muy similar a un maní con cáscara!, de ahí su denominación alternativa: forma de maní (“peanut-shape” en inglés). Este trabajo se realizó usando ciertas estrellas muy ricas en elementos químicos complejos, de edad intermedia (ni muy viejas, ni muy jóvenes) y perfectas trazadoras de distancia. Este es el grupo de estrellas rojas de la rama horizontal (red clump), muy abundantes en la Galaxia. La Figura 1 muestra una representación artística de cómo se vería la Vía Láctea si pudiéramos observarla desde muy lejos, revelando finalmente su forma. Así lo explican en el comunicado científico que se hizo celebrando este descubrimiento (https://www.eso.org/public/chile/news/eso1339/?lang), donde destaco la concordancia de dos grupos de astrónomos en el mismo resultado. ¡Han colaborado para elaborar un mejor mapa de la Vía Láctea!

Luego de este suceso se comenzó a estudiar más en detalle esta zona, preguntándose si por ejemplo las estrellas más viejas conocidas que forman parte de la Galaxia seguirían el mismo patrón en el cielo. Es así como usando observaciones tomadas desde 2010 por el mapeo VISTA Variables in the Vía Láctea (VVV, https://vvvsurvey.org/) y una  gran cantidad de tiempo disponible se comenzó a buscar un cierto tipo de estrella variable, denominada RR Lyrae. Estas estrellas son, en un sentido evolutivo, vecinas de las estrellas del red clump, ya que también se ubican en lo que los astrónomos llaman “rama horizontal” en los diagramas de Herztprung-Russell, y también son buenas indicadoras de distancia. La diferencia radica en que son muchísimo más viejas, con edades comparables a la Vía Láctea, y que, para nuestro beneficio cambian su brillo con el tiempo y son sencillas de encontrar, como lo muestra la Figura 2. Es así como mapeamos 400 grados cuadrados del bulbo Galáctico, lo que equivale a unas 2000 veces la superficie de la luna llena (sí, estuvimos mucho tiempo buscando estas estrellas) para poder publicar nuestros resultados.

El estudio que hicimos está disponible electrónicamente de forma gratuita (https://www.aanda.org/articles/aa/pdf/2016/07/aa27511-15.pdf) y muestra que, contrario a lo que se creía inicialmente, las estrellas más viejas de la Galaxia no siguen la misma distribución que las de edad intermedia. Siendo la forma de X la distribución de las estrellas red-clump, nosotros confirmamos que las estrellas RR Lyrae se configuran de una forma más esférica, ¡justo en el centro de la X! Este hecho nos coloca nuevamente en interesantes problemas, por lo que hemos tenido que ajustar nuestras ideas y modelos de la Galaxia para que sean consistentes estos dos tipos de poblaciones cohabitando en un espacio muy pequeño como lo son las partes más centrales de la Vía Láctea.

Finalmente, y para continuar con este estudio en una zona más extensa de la Galaxia, es que se ha lanzado hace poco el sitio de ciencia ciudadana “Variable Star Zoo” (https://www.zooniverse.org/projects/ilacerna/variable-star-zoo), en el cual todas las personas pueden ayudarnos en la búsqueda de estas estrellas variables. Este hecho contribuye directamente no sólo con nuestro trabajo sino que también con el proyecto inicial del VVV, que es mapear la Vía Láctea por medio de este tipo de estrellas. Registrándote de forma gratuita en el proyecto, además de aprender de cuáles son las características de las estrellas variables y cómo se clasifican, podrás ganar interesantes premios al alcanzar cierto número de clasificaciones (http://www.astrofisicamas.cl/astronomos-crean-proyecto-para-que-la-ciudadania-participe-en-sus-investigaciones-de-estrellas-de-la-via-lactea/).

Imagen Principal

Crédito ESO: Representación artística de la Vía Láctea de cómo se vería si pudiéramos alejarnos lo suficiente para tener esta panorámica. Se aprecia el tenue brillo de una X en su centro, causado por estrellas que por su movimiento en la Galaxia transitan muy por encima del disco Galáctico, representado por la capa de polvo que se aprecia en primer plano

Prototipo de las estrellas variables RR Lyrae que encontramos en unestra investigación. El eje horizontal indica el ciclo de la estrella que va de 0 a 1, pero que hemos duplicado para una mejor visualización. El eje vertical indica el brillo que tiene la estrella en un momento indicado por las mediciones (puntos verdes) en una cierta parte del ciclo de pulsación. En este caso hemos encontrado 124 observaciones a esta estrella, por lo que su curva de luz está casi completamente definida.