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Divulgar es tener conciencia de una altísima misión: poner al alcance de la mayoría el patrimonio científico de la minoría. Manuel Calvo Hernando Another Day in the Lab

6/3/20 - DJ:

Betelgeuse: Una estrella no tan cool

T.E.L: 5 min.

Un reciente trabajo sobre la disminución de brillo en la estrella de Orión.



Una investigación realizada por la astrónoma Emily M. Levesque (Universidad de Washington) y Philip Massey (Observatorio Lowell) presenta espetrofotometría óptica de la supergigante roja (SGR). Al comparar el espectro con modelos de atmósfera estelar para estrellas del mismo tipo, concluyen que Alfa Orionis tiene una temperatura efectiva actual de 3600 (+/-25) K. Mientras eso es un poco menos que mediciones previas a la reciente evolución de la curva de luz, esta caída en temperatura efectiva es insuficiente para explicar la disminución de brillo. Y proponen que la pérdida episódica de masa y un incremento de polvo circunestelar a lo largo de nuestra línea de visión es la más probable explicación.

El 7 de diciembre de 2017, astrónomos reportaron una magnitud V para la estrella de 1.12, la más débil observada en 50 años, bastante menor a su máximo brillo de V ∼ 0,2. El descenso de brillo (y aumento de magnitud) llegó al tope el 30 de enero, con 1.61. La curva de luz muestra un período bien definido de ∼425 días atribuido a pulsaciones, así como un período más largo de 6 años. Las predicciones sugerían que si el descenso de brillo se debía a la confluencia de esos dos períodos conocidos, la estrella llegaría a su mínimo en la segunda quincena de febrero.

Más allá de ciertas repercusiones en la prensa masiva (e irresponsable) vinculadas a un proceso de supernova inminente, las posibilidades serias, son otras. Una posible explicación es que las variaciones en la celdas convectivas de la superficie podría llevar a un descenso en la temperatura efectiva aparente, al empujar una parte de la emisión de cuerpo negro fuera del rango visual.

Otra posibilidad es que haya tenido una pérdida de masa reciente, generando polvo a su alrededor que la oscurece.

Las observaciones hechas en este estudio son del 15 de febrero, con un espectrógrafo óptico en el Telescopio Discovery de Lowell.

Por otro lado, en un trabajo previo, se habían medido las temperaturas efectivas (Teff) de 74 SGR, incluyendo a Betelgeuse, al investigar las líneas de absorción del óxido de titanio (TiO) con modelos de atmósferas estelares.

Al comparar el espectro 2020 con observaciones de 7-8 marzo de 2004, cuando tenía una V ∼0.5, se nota una diferencia de mag ∼1.1 y una Teff de 3650 K (+/- 25). Como se nota en la Figura 1, el flujo es mucho mayor en 2004, aunque la forma de las dos SED (distribución de energía espectral) es muy similar, con un pequeño exceso en el azul evidente en 2020.


La figura 2 compara la profundidad de las bandas de absorción TiO en el espectro normalizado 2004 y 2020. El último tiene bandas más fuertes, y una Teff menor.


En definitiva, la Teff cayó solo 50K al comparar el espectro de 2004 (cuando V ∼ 0,5) con el de 2020 (V ∼ 1.6). Al considerar la precisión (+/- 25 K), la temperatura efectiva durante su actual disminución de brillo solo cayó a lo sumo 100 K.

Esto sugiere que este período más "frío" no es probablemente la causa principal de la pérdida de brillo. Por otro lado, el enrojecimiento de la estrella no parece ser distinto de 2004, según la Ley de Cardelli, pero consideran que tal modelo podría no aplicar por el tamaño de grano de las pérdidas de masa en las SGR.

En vez de hacer pronósticos sin sustento, hay que investigar más.

El 22 de febrero se comunicó que la estrella comenzó a aumentar su brillo nuevamente. ¿La veremos como supernova? La probabilidad de ver a simple vista una supernova es más baja que ganar la lotería. La esperanza es lo último que se pierde. Antes, se pierde todo lo demás, incluyendo la paciencia y la vista...

Curva de luz de Betelgeuse de AAVSO. En el eje vertical, la magnitud, en el horizontal la fecha (mes/día/año). Los puntos negros, verdes y celestes son los registros de los observadores en el sistema fotométrico UBV.

¿Una estrella cool?
El artículo científico, así como el post en el blog Astrobites (escrito por una estudiante de doctorado), en los que se describe la investigación antes mencionada, usan la palabra "cool". En el primer caso es lógico, ya que esa palabra significa "frío" en inglés. Y aunque el frío es una sensación (que las estrellas no tienen), se usa para dar cuenta de un descenso de temperatura.

Pero en el segundo caso, también se usa la palabra en otro sentido. ¿Qué es ser cool?
Aunque hay muchas definiciones, podríamos decir que si algo nos parece "cool" es que nos parece simpático o interesante. Y, obviamente, diremos eso de cosas o personas que conozcamos.

Por ejemplo, es esperable que mucha gente considere al número π como "cool", ya que es un número conocido, con muchas aplicaciones y vinculado al círculo. Pero por la Paradoja de los números interesantes, cualquier otro número puede ser "cool". A pesar de lo cual, como esto último no lo sabe mucha gente, seguramente en una encuesta ganaría un número como Pi. Quizás algunos matemáticos mencionen otros números como Tau, o el Número de Munchausen 3435.

La paradoja de los números interesantes es así: supongamos que hay números interesantes y números No-interesantes. Digamos que al segundo conjunto lo denominamos U. Digamos también que alfa ∈ U, es decir que el número alfa es un número No interesante. Y digamos también que alfa es el menor de todos los números en U. Pues, por ser el menor de todos, pasa a ser interesante. En cuyo caso, debiera quitarse de U. Al remover el número alfa de U, será otro el número más bajo en ese conjunto, digamos beta. Entonces ahora beta deja de ser no-interesante y habría que quitarlo. Y así sucesivamente hasta que el conjunto U quede vacío. Lo que implica que no hay números no interesantes.

Lo mismo podríamos decir de las estrellas. Si le preguntamos a las personas qué estrella les parece "cool", dirán estrellas que conozcan. Seguramente Betelgeuse estará en el tope de las preferencias, ya que es una estrella muy brillante y muy conocida.

Si la condición de interesante estuviera exclusivamente relacionada al brillo, entonces la lista debería incluir a Sirio, Canopus, Rigel, Arturo, Vega, Procyon, Altair, Antares, Pólux.
Betelgeuse es 60 mil veces más luminosa que el Sol, con una Magnitud absoluta bolométrica (MAB) de -7,2 y unas 18 Masas solares. En la Vía Láctea, una que podría ser considerada muy "cool" es Eta Carinae.

Pero R136a1 es una estrella de 265 masas solares, con una MAB de -12,5 y es casi 9 millones de veces más luminosa que el Sol. Forma parte de la Gran Nube de Magallanes y allí de R136, un cúmulo en 30 Doradus, la nebulosa de la Tarántula. Claro que como yace a unos 170 mil años luz de distancia, su magnitud visual es 12, por lo que no se puede ver a simple vista. Es una estrella de Wolf-Rayet, que me parece muy "cool", aunque sea una hipergigante azul.

Esta impresión artística muestra los tamaños relativos de estrellas jóvenes, desde las más pequeñas llamadas “enanas rojas” -que pesan alrededor de 0,1 masas solares-, pasando por las “enanas amarillas” -de masa mediana como el Sol- y las “enanas azules” -estrellas masivas que pesan 8 veces más que el Sol-, hasta llegar a la estrella de 265 masas solares, llamada R136a1.

Justo al lado de Betelgeuse, pasa desapercibida Bellatrix (Gamma Orionis), el hombro izquierdo del cazador.

Otra estrella "cool" es Algol, binaria eclipsante, de las primeras variables conocidas, cuyo nombre en árabe es Ras al-gul (cabeza de demonio). ¡Santos algoritmos!

Si por la paradoja de los números interesantes, el conjunto de números no interesantes está vacío, resulta que en astronomía, hay conjuntos de estrellas, llamados constelaciones, aunque no son conjuntos físicos, sino simbólicos. Pero hay un conjunto que tiene un solo elemento y es un conjunto sin nombre. La estrella más "cool" es aquella única que no forma parte de ninguna constelación. Esa que de noche no se ve. Esa sí que es cool, sobre todo en invierno...



Fuentes y enlaces relacionados
Betelgeuse Just Isn't That Cool: Effective Temperature Alone Cannot Explain the Recent Dimming of Betelgeuse
Emily M. Levesque, Philip Massey
arXiv:2002.10463 [astro-ph.SR]
https://arxiv.org/abs/2002.10463

Astrobites: You were cool, Betelgeuse, por Sunayana Bhargava
https://astrobites.org/2020/02/27/you-were-cool-betelgeuse/

The Relationship between Infrared, Optical, and Ultraviolet Extinction
Cardelli, Jason A.; Clayton, Geoffrey C.; Mathis, John S.
Astrophysical Journal v.345, p.245 (1989)
DOI: 10.1086/167900

The Fall and Rise in Brightness of Betelgeuse
ATel #13512; Edward Guinan, Richard Wasatonic (Villanova University),Thomas Calderwood (AAVSO) and Donald Carona (Texas A& M University) on 22 Feb 2020; 12:59 UT
http://www.astronomerstelegram.org/?read=13512

AAVSO: Light Curve Generator (LCG)
https://www.aavso.org/lcg

Paradoja de los números interesantes
https://es.wikipedia.org/wiki/Paradoja_de_los_n%C3%BAmeros_interesantes

Número de Munchausen
https://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAmero_de_Munchausen

Descubren estrella gigante de 300 masas solares
https://www.eso.org/public/spain/news/eso1030/

Sobre las imágenes
Imagen inicial; NASA’s Astronomy Picture of the Day (APOD), June 5, 1999: A. Dupree (CfA), R. Gilliland (STScI), NASA.
https://apod.nasa.gov/apod/ap990605.html

Curva de luz: AAVSO

Figuras 1 y 2: Emily M. Levesque, Philip Massey.

R136A1: ESO/M. Kornmesser

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