Una campaña integral de Gaia revela secretos de una pareja de estrellas

El Observatori Astronòmic del Montsec (OAdM), bajo la coordinación de investigadores del IEEC, proporcionó el 9% de las observaciones.

El brillo de una estrella situada en la constelación de Cygnus (El Cisne) fue visto por primera vez en agosto de 2016 por el programa de Alertas de Ciencia Fotométrica de Gaia. Este sistema, mantenido por el Instituto de Astronomía de la Universidad de Cambridge (Reino Unido), escanea diariamente la enorme cantidad de datos procedentes de Gaia y alerta a los astrónomos de la aparición de nuevas fuentes o de inusuales variaciones de brillo en las fuentes ya conocidas, para que otros telescopios terrestres y espaciales puedan apuntar rápidamente hacia ellas para estudiarlas en detalle. Los fenómenos pueden incluir explosiones de supernovas y otros estallidos estelares.

En este caso particular, las observaciones de seguimiento realizadas con más de 50 telescopios en todo el mundo revelaron que la fuente —desde entonces llamada Gaia16aye— se comportaba de una manera bastante extraña. La pareja consiste en dos estrellas bastante pequeñas, de 0,57 y 0,36 veces la masa de nuestro Sol, respectivamente. Separadas por aproximadamente el doble de la distancia Tierra-Sol, las estrellas orbitan alrededor de su centro de masa mutuo en menos de tres años.

«Vimos que la estrella se hacía cada vez más brillante y luego, en un día, su brillo disminuyó repentinamente», dice Lukasz Wyrzykowski del Observatorio Astronómico de la Universidad de Varsovia, uno de los científicos detrás del programa de Alerta de Ciencia Fotométrica de Gaia. «Era un comportamiento muy inusual. Casi ningún tipo de supernova u otra estrella hace esto».

Lukasz y sus colaboradores pronto se dieron cuenta de que este brillo era causado por el microlensado gravitacional, un efecto predicho por la teoría de la relatividad general de Einstein, causado por la curvatura de objetos espacio-temporales muy masivos, como estrellas o agujeros negros.

Cuando un objeto tan masivo, que puede ser demasiado débil para ser observado desde la Tierra, pasa frente a otra fuente de luz más distante, su gravedad dobla el tejido del espacio tiempo en su vecindad. Esto distorsiona la trayectoria de los rayos de luz que provienen de la fuente de fondo, comportándose esencialmente como una lupa gigante. Gaia16aye es el segundo evento de micro-lente detectado por el inspector estelar de la ESA. Sin embargo, los astrónomos notaron que se comportaba de forma extraña incluso para este tipo de eventos.

«Si tienes una sola lente, causada por un solo objeto, habría solo un pequeño y constante aumento del brillo y luego habría un suave descenso cuando la lente pasa por delante de la fuente distante y luego se aleja», dice Lukasz. «En este caso, no solo el brillo de la estrella disminuyó bruscamente en lugar de suavemente, sino que después de un par de semanas volvió a brillar, lo cual es muy inusual. Durante los 500 días de observación, la hemos visto iluminarse y disminuir cinco veces».

Esta súbita y aguda caída en el brillo sugirió que la lente gravitacional que causa el brillo debe consistir en un sistema binario: una pareja de estrellas, u otros objetos celestiales, unidos entre sí por la gravedad mutua. Los campos gravitatorios combinados de los dos objetos producen una lente con una red bastante intrincada de regiones de gran aumento. Cuando una fuente de fondo pasa a través de tales regiones en el plano del cielo, se ilumina, y luego se atenúa inmediatamente al salir de ella. A partir del patrón de los subsiguientes aumentos y atenuaciones, los astrónomos pudieron deducir que el sistema binario estaba rotando a un ritmo bastante rápido.

El largo período de observaciones, que duró hasta finales de 2017, y la amplia participación de telescopios terrestres de todo el mundo permitió a los astrónomos reunir una gran cantidad de datos, casi 25 000 puntos de datos individuales. Además, el equipo también hizo uso de docenas de observaciones de esta estrella recogidas por Gaia mientras seguía escudriñando el cielo a lo largo de los meses. Estos datos han sido sometidos a una calibración preliminar y se han hecho públicos como parte del programa de Alertas Científicas de Gaia.

Josep Manel Carrasco, investigador del Instituto de Estudios Espaciales de Cataluña (IEEC) en el Instituto de Ciencias del Cosmos (ICC-UB), coordina desde 2005 la participación del Observatori Astronòmic del Montsec (OAdM) en el programa de Alertas Científicas de Gaia. El grupo ha contribuido con hasta 2000 observaciones, obtenidas con el Telescopio Joan Oró (TJO). Esto representa el 9 % del total de observaciones fotométricas de Gaia16aye, que se obtuvieron a través de más de 50 observatorios. «La detección de sistemas binarios mediante microlentes —como Gaia16aye— permite medir la masa y los parámetros orbitales de estos sistemas binarios», explica Carrasco. «El mismo método que utilizamos en Gaia16aye podría aplicarse en el futuro para buscar nuevos sistemas múltiples, independientemente de su masa, por lo que podría conducir a nuevos descubrimientos de cuerpos de muy baja masa como planetas, u objetos de muy alta masa como agujeros negros, que actualmente son invisibles para los telescopios ópticos».

«Si no fuera por Gaia escudriñando todo el cielo y enviando las alertas de inmediato, nunca hubiéramos sabido de este evento de microlensing», dice el coautor Simon Hodgkin de la Universidad de Cambridge, que dirige el programa Alertas Científicas de Gaia. «Tal vez lo hubiéramos encontrado más tarde, pero entonces podría haber sido demasiado tarde».

Enlaces

– IEEC
– Observatori Astronòmic del Montsec (OAdM)
– Gaia

Más información

Esta investigación se presenta en un artículo titulado entitled «Full Orbital Solution for the Binary System in the Northern Galactic Disk Microlensing Event Gaia16aye» por L. Wyrzykowski et al., que se publica en la revista Astronomy and Astrophysics el 21 de enero de 2020.

Esta nota de prensa se basa en el comunicado de prensa original de la ESA Global Gaia campaign reveals secrets of stellar pair.

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Imagen

PR_Image1: Gaia16aye
Pie de imagen: Recreación artística de la pareja estelar Gaia16aye.
Crédito: ESA

Vídeo

PR_Video: Adentrándonos en Gaia16aye
Crédito: ESA.

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