Telescopio de la NASA será ideal para estudiar las estrellas gigantes

La naturaleza turbulenta de las estrellas produce ondas que causan fluctuaciones en su brillo general. Al estudiar estos cambios —un método llamado astrosismología— los científicos pueden obtener información sobre la edad, la masa y el tamaño de las estrellas. Estas variaciones de brillo fueron perceptibles para el telescopio espacial Kepler de la NASA , que proporcionó datos astrosísmicos de aproximadamente 16 000 estrellas antes de su desactivación en 2018.

Partiendo de los datos de Kepler y adaptándolos a la calidad esperada de Roman, los astrónomos han demostrado recientemente la viabilidad de la astrosismología con el telescopio que pronto se lanzará y han proporcionado una estimación del rango de estrellas detectables. Esto supone una ventaja añadida a los principales objetivos científicos de Roman: mientras el telescopio realiza observaciones para su Estudio Temporal del Bulbo Galáctico —un estudio fundamental para la comunidad científica que recopilará datos sobre cientos de millones de estrellas en el bulbo de nuestra galaxia, la Vía Láctea—, también proporcionará suficiente información para que los astrónomos determinen medidas estelares mediante astrosismología.

«La astrosismología con Roman es posible porque no necesitamos pedirle al telescopio que haga nada que no estuviera ya previsto», afirmó Marc Pinsonneault, de la Universidad Estatal de Ohio en Columbus, coautor de un artículo que detalla la investigación. «La potencia de la misión Roman es extraordinaria: está diseñada, en parte, para impulsar la ciencia de los exoplanetas, pero también obtendremos datos muy valiosos para otras áreas científicas que van más allá de su objetivo principal».

Explorando lo que es posible

El bulbo galáctico está densamente poblado de estrellas gigantes rojas de la rama principal y del cúmulo rojo, que son más evolucionadas y tienen un aspecto más hinchado que las estrellas de la secuencia principal (que se encuentran en una etapa de vida similar a la de nuestro Sol). Su alta luminosidad y frecuencia de oscilación, que varía de horas a días, favorecen las observaciones del telescopio Roman. Como parte de su estudio temporal del bulbo galáctico, el telescopio observará el bulbo galáctico de la Vía Láctea cada 12 minutos durante seis periodos de 70,5 días, una cadencia que lo hace especialmente adecuado para la astrosismología de gigantes rojas.

Si bien investigaciones anteriores han explorado el potencial de la astrosismología con el satélite romano, el equipo realizó un análisis más detallado considerando las capacidades y el diseño de la misión del satélite. Su investigación constó de dos grandes esfuerzos:

En primer lugar, el equipo analizó los datos astrosísmicos de Kepler y aplicó parámetros para que el conjunto de datos coincidiera con la calidad esperada de los datos de Roman. Esto incluyó aumentar la frecuencia de observación y ajustar el rango de longitud de onda de la luz. El equipo calculó las probabilidades de detección, lo que confirmó rotundamente que Roman podrá detectar las oscilaciones de las gigantes rojas.

A continuación, el equipo aplicó sus probabilidades de detección a un modelo de la Vía Láctea y consideró los campos de visión sugeridos para el estudio del bulbo galáctico para hacerse una idea de cuántas gigantes rojas y estrellas del cúmulo rojo podrían investigarse mediante astrosismología.

«Cuando realizamos nuestro estudio, el sondeo de la comunidad estelar no estaba completamente definido, así que exploramos varios modelos y simulaciones. Nuestra estimación mínima era de 290 000 objetos en total, con 185 000 estrellas en el bulbo», explicó Trevor Weiss, de la Universidad Estatal de California, Long Beach, coautor principal del artículo. «Ahora que sabemos que el sondeo tendrá una cadencia de 12 minutos, nuestras cifras se elevan a más de 300 000 detecciones asterosísmicas en total. Sería la mayor muestra asterosísmica jamás recopilada».

Impulsando la ciencia para todos

Los beneficios de la astrosismología con Roman son numerosos, incluyendo su vinculación con la ciencia de los exoplanetas, un objetivo principal de la misión, y el estudio del bulbo galáctico. Roman detectará exoplanetas, o planetas fuera de nuestro sistema solar, mediante un método llamado microlente gravitacional , en el cual la gravedad de una estrella en primer plano magnifica la luz de una estrella de fondo. La presencia de un exoplaneta puede causar un cambio de brillo perceptible.

“Con los datos asterosísmicos, podremos obtener mucha información sobre las estrellas anfitrionas de los exoplanetas, y eso nos dará mucha información sobre los propios exoplanetas”, dijo Weiss.

«Será difícil inferir directamente las edades y la abundancia de elementos pesados ​​como el hierro en las estrellas anfitrionas de los exoplanetas que detecta Roman», afirmó Pinsonneault. «Conocer estos datos —edad y composición— puede ser crucial para comprender los exoplanetas. Nuestro trabajo establecerá las propiedades estadísticas de toda la población —cuáles son las abundancias y edades típicas— para que los científicos especializados en exoplanetas puedan contextualizar las mediciones de Roman».

Además, para los astrónomos que buscan comprender la historia de la galaxia Vía Láctea, la astrosismología podría revelar información sobre su formación.

«En realidad, sabemos muy poco sobre el bulbo de nuestra galaxia, ya que solo se puede observar en luz infrarroja debido a la gran cantidad de polvo que lo rodea», explicó Pinsonneault. «Podría haber poblaciones o patrones químicos sorprendentes allí. ¿Y si hay estrellas jóvenes enterradas en ese lugar? Roman nos abrirá una ventana completamente nueva a las poblaciones estelares del centro de la Vía Láctea. Estoy preparado para sorprenderme».

Dado que Roman tiene previsto observar el bulbo galáctico poco después de su lanzamiento, el equipo está trabajando para crear un catálogo por adelantado y proporcionar una lista de estrellas observables que podrían ayudar en los esfuerzos por validar el rendimiento inicial del telescopio.

“Más allá de la ciencia, es importante recordar la cantidad de personas necesarias para poner en marcha estos sistemas y la diversidad de profesionales que trabajan en Roman”, afirmó Noah Downing, coautor principal del estudio e investigador de la Universidad Estatal de Ohio. “Es realmente emocionante ver todas las oportunidades que Roman ofrece incluso antes de su lanzamiento, y pensar en cuántas más surgirán una vez que esté en el espacio recopilando datos, lo cual no está muy lejos”. El lanzamiento de Roman está previsto para mayo de 2027 como máximo, aunque el equipo trabaja para un posible lanzamiento anticipado en otoño de 2026.

El Telescopio Espacial Nancy Grace Roman es gestionado por el Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, con la participación del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California; Caltech/IPAC en Pasadena, California; el Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial en Baltimore; y un equipo científico integrado por científicos de diversas instituciones de investigación. Los principales socios industriales son BAE Systems, Inc. en Boulder, Colorado; L3Harris Technologies en Melbourne, Florida; y Teledyne Scientific & Imaging en Thousand Oaks, California.

(Ínformación: NASA)