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Los astrónomos miden con precisión la temperatura de las estrellas gigantes rojas

El gigante rojo aparece como un estallido estelar rojo entre nubes naranjas. Crédito: © 2021 Andrew Klinger

Las estrellas gigantes rojas son una clase de estrellas que terminan sus vidas en explosiones de supernovas. Sus ciclos de vida no se comprenden completamente, en parte debido a las dificultades con la medición de temperaturas. Por primera vez, los astrónomos han desarrollado un método preciso para determinar las temperaturas de la superficie de los planetas gigantes rojos.

Las estrellas vienen en una amplia gama de tamaños, masas y combinaciones. Nuestro Sol es un espécimen relativamente joven, especialmente en comparación con algo como Betelgeuse conocido como el gigante rojo. Las estrellas gigantes rojas son estrellas con una masa mayor a nueve veces la masa de nuestro sol, y toda esta masa significa que cuando mueren, lo hacen con gran ferocidad en una explosión masiva conocida como supernova, especialmente lo que se conoce como tipo II supernova.

Las supernovas de tipo II cultivan el universo con elementos esenciales para la vida. Por eso, los investigadores están ansiosos por aprender más al respecto. En la actualidad, no hay forma de predecir con precisión las explosiones de supernovas. Una pieza del rompecabezas es comprender la naturaleza de los planetas gigantes rojos que preceden a las supernovas.

Sintiendo los soles

Por primera vez, los astrónomos han desarrollado un método preciso para determinar las temperaturas de la superficie de los planetas gigantes rojos. Crédito: © 2021 Daisuke Taniguchi

A pesar de que las gigantes rojas son extremadamente brillantes y visibles desde grandes distancias, es difícil determinar las características importantes relacionadas con ellas, incluidas sus temperaturas. Esto se debe a las complejas estructuras de la atmósfera superior que provocan discrepancias en las mediciones de temperatura que pueden funcionar con otros tipos de estrellas.

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“Para medir la temperatura de los planetas gigantes rojos, necesitamos encontrar una característica visual o espectral que no se vea afectada por su compleja atmósfera superior”, dijo el estudiante graduado Daisuke Taniguchi del Departamento de Astronomía de la Universidad de Tokio. “Las firmas químicas conocidas por las líneas de absorción eran el candidato ideal, pero ni una sola línea reveló la temperatura por sí sola. Sin embargo, al observar la proporción de dos líneas diferentes pero relacionadas, la línea de hierro, encontramos que la misma proporción estaba relacionada a la temperatura. Consistente y predecible “.

Taniguchi y su equipo observaron estrellas candidatas con un instrumento llamado WINERED que se conecta a telescopios para medir las propiedades espectrales de objetos distantes. Midieron líneas de absorción de hierro y calcularon proporciones para estimar las temperaturas de cada estrella. Al combinar estas temperaturas con mediciones de distancia precisas obtenidas por el Observatorio Espacial Jaya de la Agencia Espacial Europea, los investigadores calcularon la luminosidad o fuerza de las estrellas y encontraron que sus resultados son consistentes con la teoría.

Espectrómetro WINERED

WINERED está montado en el telescopio Arachi. Crédito: © 2021 Universidad Sangyo de Kioto

“Todavía tenemos mucho que aprender sobre las supernovas y los cuerpos y fenómenos relacionados, pero creo que esta investigación ayudará a los astrónomos a completar algunos de los espacios en blanco”, dijo Taniguchi. “La estrella gigante Bethel Gemini (en el hombro de Orión) podría convertirse en una supernova durante nuestra vida; en 2019 y 2020 ha disminuido inesperadamente. Sería genial si pudiéramos predecir si ocurrirá una supernova y cuándo. Espero que nuestro nuevo enfoque contribuye a este esfuerzo y más “.

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Referencia: “Temperaturas efectivas de las gigantes rojas gigantes estimadas a partir de las relaciones de profundidad de las líneas de hierro en los rangos YJ, 0.97-1.32 μm” por Daisuke Taniguchi, Noriyuki Matsunaga, Mingji Jian, Naoto Kobayashi, Ki Fukui, Satoshi Hamano, Yuji Ikeda, Hideo Kawakita y Sohei Kondo, Shogo Otsubo, Hiroaki Sameshima, Keiichi Takenaka y Chikako Yasui, 28 de febrero de 2021 Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.
DOI: 10.1093 / mnras / staa3855

WINERED fue desarrollado por la Universidad de Tokio y el Laboratorio de Espectroscopia Infrarroja de Alta Resolución (LiH) de la Universidad Sangyo de Kyoto con el apoyo financiero de Grants-in-Aid, KAKENHI, de la Sociedad Japonesa para la Promoción de la Ciencia (JSPS; Nos 16684001, 20340042 y 21840052) El programa apoyado por MEXT es para la Fundación para la Investigación Estratégica en Universidades Privadas (No. S0801061 y S1411028). Este trabajo fue apoyado por la Fundación Masason. DT admite el apoyo financiero de la beca Toyota / Dwango AI y las becas de la Fundación Iwadare en 2020. NM, NK y HK reconocen el apoyo financiero KAKENHI No. 18H01248. NK también reconoce el apoyo brindado a través del Programa Cooperativo de Ciencia y Tecnología entre Japón e India entre 2013 y 2018 en virtud de un acuerdo entre JSPS y el Ministerio de Ciencia y Tecnología (DST) de India. KF agradece el apoyo financiero de KAKENHI No. 16H07323. HS reconoce el número de apoyo financiero de KAKENHI 19K03917.