Un nuevo estudio pone en duda a las Cefeidas como patrones confiables para medir distancias

Al analizar las recientes observaciones de la única estrella cefeida clásica que se halla en el campo de observación del Telescopio Kepler, la V1154 Cygni, los astrónomos han encontrado cambios de carácter aleatorio en el período de pulsación de la cefeida con un rango de 30 minutos. Esto pondría en dudas su uso para determinar distancias galácticas y se requeriría un nuevo modelo que ajuste estos parámetros.

Es necesario comprender cómo evolucionan estas estrellas para la comprensión de la evolución estelar en general y, cosa muy importante, para usar de manera confiable a estas estrellas variables como candelas estandarizadas y precisas.

Un estudio publicado por Hilding R. Neilson y Richard Ignace de la East Tennessee State University sugiere que la convección ocurrida en las capas interiores de las estrellas y los puntos calientes superficiales, la granulosidad, serían los responsables de las fluctuaciones aleatorias observadas. También las manchas superficiales de las cefeidas alterarían su curva de luz de la, de modo que el flujo máximo y mínimo de esta curva tendría que ajustarse a un nuevo modelo, que tiene en cuenta los puntos calientes (que son de aparición aleatoria) y que generan un flujo localizado que perturba la curva de luz de la estrella. Este resultado demuestra la importancia de comprender plenamente la convección del plasma estelar para que las estrellas cefeidas puedan ser usadas como parámetros de medición de distancias en el universo. Esto demuestra también hasta qué punto las curvas de luz de las cefeidas son sensibles a los cambios aleatorios en su estructura física.

Galaxia NGC 4414. Distancia aproximada de 20 MPc

Crédito: By NASA Headquarters - Greatest Images of 

NASA (NASA-HQ-GRIN) [Public domain]

Las estrellas Cefeidas clásicas son candelas estándar usadas para la medición de distancias desde que se comenzaron a estudiar en 1908 por H. S. Leavitt. Y presentan una variación en el brillo muy regular. 

De hecho, el brillo de las cefeidas se correlaciona con su período de pulsación. De esta manera las estrellas cefeidas pueden ser usadas para medir distancias a las galaxias, por ejemplo. Incluso se usan indirectamente para calcular la constante de Hubble y, por lo tanto, la edad del Universo. Todo lo que se necesita es conocer la distancia a una estrella cefeida cercana (midiendo dicha distancia por paralaje, por ejemplo) y medir su brillo intrínseco y período. Luego, cuando se halle cualquier cefeida en otra parte del universo, se usará el patrón para calcular el brillo absoluto de la nueva cefeida y finalmente calcular la distancia a la que se encuentra. Entonces, la principal característica que poseen las cefeidas para ser usadas de manera confiable como candelas dado que su pulsación y su período son constantes a lo largo del tiempo. 

Pero por supuesto que estas estrellas cambian a lo largo de su evolución estelar, estos cambios han sido estudiados y son regulares y constantes y de hecho existen muchos tipos de cefeidas. Eddington, en 1919 fue el primero en presentar cambios en el período de pulsación de las cefeidas y ahora se sabe que la tasa de variación en el período de estas estrellas es una medida directa de la evolución estelar, principalmente en lo referente a la pérdida de masa. 

Las curvas de luz observadas ahora son aleatorias

Sin embargo, estas nuevas observaciones hechas por el Kepler de V1154 Cygni están complicando los modelos de evolución y cambio de período y luminosidad de las cefeidas tal como se creía que ocurrían puesto que son variaciones aleatorias y no predecibles.

Por ejemplo, se ha encontrado a partir de este estudio que el período de pulsación varía entre 0,015 a 0,02 (medido en días) tomando como período estándar los 4,9 días. Esta variación, menor al 1% es, sin embargo, lo suficientemente alta como para presentar desafíos en la detección de estrellas binarias, así como para la comprensión de la física de las estrellas cefeidas.

También los astrónomos han hallado fluctuaciones aleatorias en el período de otras dos cefeidas y al parecer esto se daría en todas las estrellas de este tipo. Se hicieron varias sugerencias para explicar estas fluctuaciones de fase, incluyendo una inestabilidad intrínseca en el período de pulsación. Aunque la explicación más plausible sería que se produce posiblemente a partir de la granulación convectiva en las cefeidas, al igual que ocurre en las estrellas supergigantes rojas como Betelgeuse.

Este modelo propuesto por Hilding R. Neilson and Richard Ignace ajusta el período incluyendo los puntos calientes generados por la granulación convectiva como funciones del tiempo, el número y tamaño. 

Habrá que estar atentos a ver qué consideraciones hace la comunidad científica acerca de este trabajo, dado que, como se dijo, las Cefeidas son muchas veces las responsables directas de los resultados de gran cantidad de conclusiones o trabajos astronómicos.

Por Mariano Miguel Lanzi
Fuente: http://arxiv.org/abs/1402.0874