Las estrellas se vuelven un poco más brillantes o un poco más tenues dependiendo de varias cosas que suceden dinámicamente dentro de la estrella, dicen investigadores

Un equipo de investigadores dirigido por la Universidad Northwestern, en Estados Unidos, ha desarrollado las primeras simulaciones en 3D de las ondulaciones de energía desde el núcleo de una estrella masiva hasta su superficie exterior. Utilizando estos nuevos modelos, los investigadores determinaron, por primera vez, cuánto deberían titilar las estrellas de forma innata.

Y, por primera vez, el equipo también convirtió estas ondas de gas en ondas sonoras, lo que permite escuchar tanto el interior de las estrellas como el “centelleo”, según publican en la revista ‘Nature Astronomy’.

Muchas personas saben que las estrellas parecen titilar porque nuestra atmósfera curva la luz estelar cuando viaja hacia la Tierra. Pero las estrellas también tienen un “centelleo” innato, causado por las ondulaciones del gas en su superficie, que es imperceptible para los telescopios terrestres actuales.

“Los movimientos en los núcleos de las estrellas lanzan ondas como las del océano –explica Evan Anders, becario postdoctoral en el Centro de Exploración e Investigación Interdisciplinar en Astrofísica (CIERA) de Northwestern, que dirigió el estudio–. Cuando las olas llegan a la superficie de la estrella, la hacen centellear de una forma que los astrónomos pueden ser capaces de observar. Por primera vez, hemos desarrollado modelos informáticos que nos permiten determinar cuánto debería titilar una estrella como resultado de estas ondas. Este trabajo permitirá a los futuros telescopios espaciales sondear las regiones centrales donde las estrellas forjan los elementos de los que dependemos para vivir y respirar”, destaca.

Todas las estrellas tienen una zona de convección, un lugar salvaje y desordenado donde los gases se agitan para empujar el calor hacia el exterior. En las estrellas masivas (de al menos 1,2 veces la masa del Sol), esta zona de convección se encuentra en el núcleo.

“La convección en el interior de las estrellas es similar al proceso que alimenta las tormentas eléctricas –señala Anders–. El aire enfriado cae, se calienta y vuelve a subir. Es un proceso turbulento que transporta calor”.

También crea ondas, pequeños riachuelos que hacen que la luz de las estrellas se atenúe y se aclare, produciendo un sutil centelleo. Dado que los núcleos de las estrellas masivas están ocultos a la vista, Anders y su equipo intentaron modelizar su convección oculta. Basándose en estudios que examinaban las propiedades de la convección turbulenta del núcleo, las características de las ondas y los posibles rasgos observables de esas ondas, las nuevas simulaciones del equipo incluyen toda la física relevante para predecir con exactitud cómo cambia el brillo de una estrella en función de las ondas generadas por la convección.

Después de que la convección genere ondas, éstas rebotan en el interior de la estrella simulada. Mientras que algunas ondas acaban saliendo a la superficie de la estrella para producir un efecto de centelleo, otras quedan atrapadas y siguen rebotando. Para aislar las ondas que salen a la superficie y crean el centelleo, Anders y su equipo construyeron un filtro que describe cómo rebotan las ondas en el interior de las simulaciones.

“Primero pusimos una capa de amortiguación alrededor de la estrella, como las paredes acolchadas de un estudio de grabación, para poder medir exactamente cómo la convección del núcleo produce las ondas”, apunta Anders. Lo compara con un estudio de música, que aprovecha las paredes acolchadas insonorizadas para minimizar la acústica de un entorno de modo que los músicos puedan extraer el “sonido puro” de la música. A continuación, los músicos aplican filtros y diseñan esas grabaciones para que la canción salga como ellos quieren.

Del mismo modo, Anders y sus colaboradores aplicaron su filtro a las ondas puras que midieron saliendo del núcleo convectivo. A continuación, siguieron las ondas que rebotaban en una estrella modelo y descubrieron que su filtro describía con precisión cómo la estrella modificaba las ondas procedentes del núcleo. A continuación, los investigadores desarrollaron un filtro diferente para determinar cómo deberían rebotar las ondas en el interior de una estrella real. Con este filtro aplicado, la simulación resultante muestra cómo los astrónomos esperan que aparezcan las ondas si se observan a través de un potente telescopio.

“Las estrellas se vuelven un poco más brillantes o un poco más tenues dependiendo de varias cosas que suceden dinámicamente dentro de la estrella –afirma–. El parpadeo que provocan estas ondas es extremadamente sutil, y nuestros ojos no son lo suficientemente sensibles para verlo. Pero futuros telescopios potentes podrían detectarlo”.

Llevando la analogía del estudio de grabación un paso más allá, Anders y sus colaboradores utilizaron a continuación sus simulaciones para generar sonido. Como estas ondas están fuera del alcance del oído humano, los investigadores aumentaron uniformemente las frecuencias de las ondas para hacerlas audibles.

Dependiendo de lo grande o brillante que sea una estrella masiva, la convección produce ondas que corresponden a sonidos diferentes. Las ondas que emergen del núcleo de una gran estrella, por ejemplo, emiten sonidos parecidos a los de una pistola de rayos deformada que atraviesa un paisaje alienígena. Pero la estrella altera estos sonidos cuando las ondas alcanzan su superficie.

En una estrella grande, los impulsos parecidos a los de una pistola de rayos se convierten en un eco grave que reverbera en una habitación vacía. Las ondas en la superficie de una estrella de tamaño medio, en cambio, evocan imágenes de un zumbido persistente a través de un terreno barrido por el viento. Y las ondas superficiales de una estrella pequeña suenan como la alerta lastimera de una sirena meteorológica.

A continuación, Anders y su equipo hicieron pasar canciones por diferentes estrellas para escuchar cómo las estrellas cambian las canciones. Pasaron un breve clip de audio de “Júpiter” (un movimiento de la suite orquestal “Los Planetas” del compositor Gustav Holst) y de “Twinkle, Twinkle, Little Star” a través de tres tamaños (grande, mediano y pequeño) de estrellas masivas. Al propagarse a través de las estrellas, todas las canciones suenan distantes e inquietantes, como algo de “Alicia en el país de las maravillas”.

“Teníamos curiosidad por saber cómo sonaría una canción si se escuchara propagada a través de una estrella –recuerda Anders–. Las estrellas cambian la música y, en consecuencia, cambian el aspecto que tendrían las ondas si las viéramos titilar sobre la superficie de la estrella”.

Fuente: europapress.es