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Madrid. Astrónomos han medido directamente la masa de una estrella muerta utilizando un efecto conocido como microlente gravitatoria, predicho por primera vez por Albert Einstein en su Teoría de la Relatividad.
El equipo internacional, dirigido por la Universidad de Cambridge, utilizó datos de dos telescopios para medir cómo la luz de una estrella lejana se curvaba alrededor de una enana blanca conocida como LAWD 37, haciendo que la estrella lejana cambiara temporalmente su posición aparente en el cielo.
Es la primera vez que se detecta este efecto en una estrella aislada que no sea nuestro Sol, y la primera vez que se mide directamente la masa de una estrella de este tipo. Los resultados se publican en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
LAWD 37 es una enana blanca, el resultado de la muerte de una estrella como la nuestra. Cuando una estrella muere, deja de quemar su combustible y expulsa su material exterior, dejando sólo un núcleo caliente y denso. En estas condiciones, la materia tal y como la conocemos se comporta de forma muy diferente y se convierte en algo llamado materia electrón-degenerada.
«Las enanas blancas nos dan pistas sobre cómo evolucionan las estrellas: algún día nuestra propia estrella acabará siendo una enana blanca», afirma en un comunicado el Dr. Peter McGill, autor principal del estudio y doctorando en el Instituto de Astronomía de Cambridge. McGill trabaja ahora en la Universidad de California en Santa Cruz.
LAWD 37 ha sido objeto de numerosos estudios, ya que se encuentra relativamente cerca de nosotros. Esta enana blanca se encuentra a 15 años luz, en la constelación de Musca, y es lo que queda de una estrella que murió hace unos mil 150 millones de años.
«Como esta enana blanca está relativamente cerca de nosotros, tenemos muchos datos sobre ella: información sobre su espectro de luz, pero la pieza que faltaba en el rompecabezas era medir su masa», explica McGill.
La masa es uno de los factores más importantes en la evolución de una estrella. Para la mayoría de los objetos estelares, los astrónomos deducen la masa de forma indirecta, basándose en hipótesis de modelización sólidas y a menudo no probadas. En los raros casos en los que la masa puede deducirse directamente, el objeto debe tener una compañera, como un sistema estelar binario. Pero para objetos individuales, como LAWD 37, se necesitan otros métodos para determinar la masa.
McGill y su equipo internacional de colegas fueron capaces de utilizar un par de telescopios -el telescopio Gaia de la Agencia Espacial Europea y el telescopio espacial Hubble- para obtener la primera medición precisa de la masa de LAWD 37 mediante la predicción, y posterior observación, de un efecto astrométrico predicho por primera vez por Einstein.
En su Teoría General de la Relatividad, Einstein predijo que cuando un objeto masivo compacto pasa por delante de una estrella lejana, la luz de la estrella se curvaría alrededor del objeto en primer plano debido a su campo gravitatorio. Este efecto se conoce como microlente gravitatoria.
En 1919, dos astrónomos británicos -Arthur Eddington, de Cambridge, y Frank Dyson, del Real Observatorio de Greenwich- detectaron por primera vez este efecto durante un eclipse solar, en lo que fue la primera confirmación popular de la Relatividad General. Sin embargo, Einstein era pesimista sobre la posibilidad de que el efecto se detectara alguna vez en estrellas fuera de nuestro sistema solar.
En 2017, los astrónomos detectaron este efecto de microlente gravitacional para otra enana blanca cercana en un sistema binario, Stein 2051 b, que marcó la primera detección de este efecto para una estrella que no sea nuestro Sol. Ahora, el equipo dirigido por Cambridge ha detectado el efecto en LAWD 37, lo que supone la primera medición directa de la masa de una única enana blanca.
Utilizando el satélite Gaia de la ESA, que está creando el mapa multidimensional más preciso y completo de la Vía Láctea, los astrónomos pudieron predecir el movimiento de LAWD 37 e identificar el punto en el que se alinearía lo suficientemente cerca de una estrella de fondo como para detectar la señal de lente.
Utilizando los datos de Gaia, los astrónomos fueron capaces de apuntar el telescopio espacial Hubble en el lugar correcto en el momento adecuado para observar este fenómeno, que ocurrió en noviembre de 2019, 100 años después del famoso experimento Eddington/Dyson.
Dado que la luz de la estrella de fondo era tan débil, el principal desafío para los astrónomos fue extraer la señal de lente del ruido. «Estos fenómenos son raros y sus efectos son diminutos», explica McGill. «Por ejemplo, el tamaño de nuestro efecto medido es como medir la longitud de un coche en la Luna visto desde la Tierra, y es 625 veces menor que el efecto medido en el eclipse solar de 1919».
Una vez extraída la señal de la lente, los investigadores pudieron medir el tamaño de la desviación astrométrica de la fuente de fondo, que escala con la masa de la enana blanca, y obtener una masa gravitatoria para LAWD 37 que es un 56 por ciento la masa de nuestro Sol. Esto concuerda con las predicciones teóricas anteriores sobre la masa de LAWD 37 y corrobora las teorías actuales sobre la evolución de las enanas blancas.
«La precisión de la medición de la masa de LAWD 37 nos permite comprobar la relación masa-radio de las enanas blancas», explica McGill. «Esto significa poner a prueba las propiedades de la materia en las condiciones extremas del interior de esta estrella muerta».
Los investigadores afirman que sus resultados abren la puerta a futuras predicciones de eventos con datos de Gaia que puedan detectarse con observatorios espaciales como el JWST, el sucesor del Hubble.
«Gaia ha cambiado las reglas del juego: es emocionante poder utilizar los datos de Gaia para predecir cuándo se producirán los eventos y luego observar cómo ocurren», afirma McGill. «Queremos seguir midiendo el efecto de microlente gravitacional y obtener mediciones de masa para muchos más tipos de estrellas».
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