viernes, abril 06, 2018

Primera medición de distancia precisa a un antiguo cúmulo estelar globular

El criterio estelar refinado ayuda a los astrónomos a mejorar los modelos de evolución estelar


Las distancias estimadas a los cúmulos globulares de nuestra Vía Láctea se lograron al comparar el brillo y los colores de las estrellas con modelos teóricos y observaciones de estrellas locales. Pero la precisión de estas estimaciones varía, con incertidumbres que oscilan entre el 10 y el 20 por ciento.

Usando el Telescopio Espacial Hubble de la NASA, los astrónomos pudieron usar el mismo tipo de trigonometría que utilizan los topógrafos para medir con precisión la distancia a NGC 6397, uno de los cúmulos globulares más cercanos a la Tierra. La única diferencia es que los ángulos medidos en la cámara del Hubble son infinitesimales según los estándares de los topógrafos terrenales.

La nueva medición establece la distancia del clúster a 7.800 años luz de distancia, con solo un margen de error del 3 por ciento, y proporciona una estimación independiente para la edad del universo. Los astrónomos del Hubble calcularon que NGC 6397 tiene 13.400 millones de años y que se formó no mucho después del Big Bang. La nueva medición también ayudará a los astrónomos a mejorar los modelos de evolución estelar.


NGC 6397
Zoom a NGC 6397
La historia completa
Los astrónomos que usan el Telescopio Espacial Hubble de la NASA midieron por primera vez con precisión la distancia a uno de los objetos más antiguos del universo, una colección de estrellas nacidas poco después del Big Bang.

Este nuevo criterio de distancia refinado proporciona una estimación independiente para la edad del universo. La nueva medición también ayudará a los astrónomos a mejorar los modelos de evolución estelar. Los cúmulos de estrellas son el ingrediente clave en los modelos estelares porque las estrellas en cada agrupación están a la misma distancia, tienen la misma edad y tienen la misma composición química. Por lo tanto, constituyen una única población estelar para estudiar.

Este conjunto estelar, un cúmulo de estrellas globulares llamado NGC 6397, es uno de los cúmulos más cercanos a la Tierra. La nueva medición establece la distancia del clúster a 7.800 años luz de distancia, con solo un margen de error del 3 por ciento.
Hasta ahora, los astrónomos han estimado las distancias a los cúmulos globulares de nuestra galaxia comparando las luminosidades y los colores de las estrellas con los modelos teóricos, y con las luminosidades y colores de estrellas similares en el vecindario solar. Pero la precisión de estas estimaciones varía, con incertidumbres que oscilan entre el 10 y el 20 por ciento.

Sin embargo, la nueva medición utiliza la trigonometría directa, el mismo método utilizado por los encuestadores, y tan antiguo como la ciencia griega antigua. Utilizando una nueva técnica de observación para medir ángulos extraordinariamente pequeños en el cielo, los astrónomos lograron estirar el criterio de Hubble fuera del disco de nuestra galaxia Vía Láctea.

El equipo de investigación calculó la edad de NGC 6397 con 13.400 millones de años. "Los cúmulos globulares son tan viejos que si sus edades y distancias deducidas de los modelos desaparecen un poco, parecen ser más antiguos que la edad del universo", dijo Tom Brown, del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial (STScI) en Baltimore. , Maryland, líder del estudio de Hubble.

Las distancias exactas a los cúmulos globulares se utilizan como referencias en los modelos estelares para estudiar las características de las poblaciones estelares jóvenes y viejas. "Cualquier modelo que esté de acuerdo con las mediciones le da más fe en la aplicación de ese modelo a estrellas más distantes", dijo Brown. "Los cúmulos estelares cercanos sirven como anclajes para los modelos estelares. Hasta ahora, solo teníamos distancias precisas a los clústeres abiertos mucho más jóvenes dentro de nuestra galaxia porque están más cerca de la Tierra ".

Por el contrario, alrededor de 150 cúmulos globulares orbitan fuera del disco estrellado comparativamente más joven de nuestra galaxia. Estos enjambres esféricos y densamente empaquetados de cientos de miles de estrellas son los primeros colonos de la Vía Láctea.

Los astrónomos del Hubble usaron paralaje trigonométrico para determinar la distancia del cúmulo. Esta técnica mide el pequeño cambio aparente de la posición de un objeto debido a un cambio en el punto de vista de un observador. Hubble midió la aparente y pequeña oscilación de las estrellas del grupo debido al movimiento de la Tierra alrededor del Sol.

Para obtener la distancia precisa a NGC 6397, el equipo de Brown empleó un método inteligente desarrollado por los astrónomos Adam Riess, premio Nobel, y Stefano Casertano de la STScI y la Universidad Johns Hopkins, también en Baltimore, para medir con precisión las distancias a estrellas pulsantes llamadas variables cefeidas . Estas estrellas pulsantes sirven como marcadores de distancia fiables para que los astrónomos calculen una velocidad de expansión precisa del universo.

Con esta técnica, llamada "exploración espacial", la Wide Field Camera 3 de Hubble midió la paralaje de 40 estrellas de clúster NGC 6397, realizando mediciones cada 6 meses durante 2 años. Luego, los investigadores combinaron los resultados para obtener la medición de distancia precisa. "Debido a que estamos viendo un montón de estrellas, podemos obtener una mejor medida que simplemente observar estrellas variables Cefeidas", dijo el miembro del equipo Casertano.

Los pequeños bamboleo de estas estrellas del cúmulo eran solo 1/100 de un píxel en la cámara del telescopio, medidos con una precisión de 1/3000 de un píxel. Esto es equivalente a medir el tamaño de un neumático de automóvil en la luna con una precisión de una pulgada.

Los investigadores dicen que podrían alcanzar una precisión del 1 por ciento si combinan la medición de distancia Hubble de NGC 6397 con los próximos resultados obtenidos del observatorio espacial Gaia de la Agencia Espacial Europea, que mide las posiciones y distancias de las estrellas con una precisión sin precedentes. El lanzamiento de datos para el segundo lote de estrellas en la encuesta es a fines de abril. "Llegar al 1 por ciento de precisión fijará esta medida de distancia para siempre", dijo Brown.
Los resultados del equipo aparecieron en el número del 20 de marzo de 2018 de The Astrophysical Journal Letters .

El equipo de investigación está formado por T. Brown, S. Casertano y D. Soderblom ( STScI ); J. Strader (MSU); A. Riess y J. Kalirai ( STScI , JHU); D. VandenBerg (UVic); y R. Salinas (Gemini).
Créditos: Reconocimiento de NASA , ESA y T. Brown y S. Casertano ( STScI )
NASA , ESA y J. Anderson ( STScI )

No hay comentarios.: