Para la mayoría de nosotros, los innumerables puntos brillantes del cielo nocturno parecen ser estrellas. Pero, de hecho, algunas de esas manchas son en realidad planetas, soles distantes o incluso galaxias enteras ubicadas a miles de millones de años luz de distancia. Lo que estás mirando depende de qué tan lejos esté de la Tierra. Es por eso que medir la distancia exacta a los objetos celestes es un objetivo tan importante para los astrónomos y uno de los mayores desafíos que enfrentan actualmente.
Con esto en mente, la Agencia Espacial Europea (ESA) lanzó la misión Gaia hace diez años. Los datos recopilados por el satélite Gaia están abriendo una ventana al Universo cercano, proporcionando mediciones astronómicas (como la posición, la distancia a la Tierra y el movimiento) de casi dos mil millones de estrellas.
En la EPFL, el grupo de investigación Standard Candles and Distances, dirigido por el profesor Richard Anderson, tiene como objetivo medir la expansión actual del Universo y ve en Gaia una herramienta valiosa. «Gaia aumentó en un factor de 10.000 el número de estrellas cuyos paralajes se miden gracias a una enorme ganancia en precisión con respecto a su predecesora, la misión Hipparcos de la ESA», afirma. Hoy en día, los científicos utilizan paralajes para calcular la distancia a las estrellas. Este método consiste en medir ángulos de paralaje, con la ayuda del satélite, mediante una forma de triangulación entre la ubicación de Gaia en el espacio, el Sol y la estrella en cuestión. Cuanto más lejos está una estrella, más difícil es la medición porque el paralaje se hace menor cuanto mayor es la distancia.
A pesar del rotundo éxito de Gaia, la medición del paralaje es compleja y quedan pequeños efectos sistemáticos que deben comprobarse y corregirse para que los paralajes de Gaia alcancen su máximo potencial. Esto es en lo que han estado trabajando científicos de la EPFL y la Universidad de Bolonia, en Italia, a través de cálculos realizados en más de 12.000 estrellas gigantes rojas oscilantes*: el tamaño de muestra más grande y las mediciones más precisas hasta la fecha.
«Medimos los sesgos de Gaia comparando los paralajes informados por el satélite con los paralajes de las mismas estrellas que determinamos mediante astrosismología», dice Saniya Khan, científico del grupo de investigación de Anderson y autor principal de un estudio publicado hoy en Astronomía y Astrofísica.
Terremotos estelares
De la misma manera que los geólogos estudian la estructura de la Tierra mediante terremotos, los astrónomos utilizan la astrosismología, y específicamente las vibraciones y oscilaciones de las estrellas, para obtener información sobre sus propiedades físicas. Las oscilaciones estelares se miden como pequeñas variaciones en la intensidad de la luz y se traducen en ondas sonoras, dando lugar a un espectro de frecuencia de estas oscilaciones.
«El espectro de frecuencia nos permite determinar qué tan lejos está una estrella, lo que nos permite obtener paralajes astrosísmicos», dice Khan. «En nuestro estudio, escuchamos la 'música' de un gran número de estrellas, ¡algunas de ellas a 15.000 años luz de distancia!»
Para convertir los sonidos en medidas de distancia, el equipo de investigación comenzó con un hecho simple. La velocidad con la que las ondas sonoras se propagan por el espacio depende de la temperatura y la densidad del interior de la estrella. «Al analizar el espectro de frecuencia de las oscilaciones estelares, podemos estimar el tamaño de una estrella, de la misma manera que se puede identificar el tamaño de un instrumento musical por el tipo de sonido que produce: piense en la diferencia de tono entre un violín y un violonchelo», dice Andrea Miglio, profesor titular del Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Bolonia y tercer autor del estudio.
Análisis sofisticados
Después de calcular el tamaño de una estrella, los astrónomos determinaron su luminosidad y compararon esta cifra con la luminosidad percibida aquí en la Tierra. Combinaron esta información con lecturas de temperatura y composición química obtenidas mediante espectroscopía y ejecutaron estos datos a través de análisis sofisticados para calcular la distancia a la estrella. Finalmente, los astrónomos compararon los paralajes obtenidos en este proceso con los reportados por Gaia para comprobar la precisión de las mediciones del satélite.
«La astrosismología es la única forma en que podemos comprobar la precisión del paralaje de Gaia en todo el cielo, es decir, tanto para estrellas de baja como de alta intensidad», dice Anderson. Y el futuro de este campo es brillante, como lo describe Khan:
«Las próximas misiones espaciales como TESS y PLATO destinadas a detectar y estudiar exoplanetas emplearán la astrosismología y entregarán los conjuntos de datos necesarios en regiones cada vez más grandes del cielo. Por lo tanto, métodos similares al nuestro desempeñarán un papel crucial en la mejora de las mediciones de paralaje de Gaia, lo que nos ayudará identificar nuestro lugar en el Universo y beneficiar a una gran cantidad de subcampos de la astronomía y la astrofísica».
