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Próxima Centauri en la balanza de Einstein

Alice Zurlo, investigadora y académica del Núcleo de Astronomía de la Universidad Diego Portales, midió por primera vez la masa de Próxima Centauri, la estrella más cercana al Sol, con el método de microlente gravitacional, obteniendo así una medida precisa que nos permite saber más acerca de esta estrella y el planeta que la acompaña. 

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Alice Zurlo, astrónoma del Núcleo de Astronomía UDP

 

Proxima Centauri es la estrella más cercana al Sol. Esta enana roja, parte de un sistema triple de estrellas, está a solo 4,2 años luz de nosotros. Su masa ha sido estimada indirectamente gracias a la relación masa-luminosidad, un método que deja grandes incertidumbres en las mediciones, influyendo en nuestro conocimiento de las propiedades de Proxima Centauri. El descubrimiento en 2016 de un exoplaneta de tipo tierra que orbita a su alrededor ha hecho que sea aún más interesante conocer la estrella, de cuyas propiedades también se puede obtener información útil sobre su planeta. 

Para refinar la medida de la masa de Próxima Centauri, un grupo de investigadores dirigido por Alice Zurlo, académica de la Universidad Diego Portales de Santiago, propuso un método alternativo: las microlentes gravitacionales. Gracias a la rara ocasión que se dió de que Proxima Centauri pasó frente a otra estrella de fondo, lo cual es algo posible de predecir, se pudo verificar un evento de microlente gravitacional. 

El resultado es la primera y hasta ahora única estimación directa de la masa gravitacional para Proxima Centauri: 0.150 veces la masa del Sol. Suponiendo que esta sea la masa de la estrella, la masa mínima de su planeta, Próxima Centauri b, es de 1.56 veces la masa de la Tierra.

Nacida en Italia, licenciada en astronomía en Padua y doctorada en astrofísica, grado obtenido durante sus estudios en Padua y Marsella, Alice se trasladó a Santiago – al principio para un post-doctorado y ahora como académica en la UDP – para estudiar exoplanetas y discos protoplanetarios con la técnica de imágenes de alto contraste.

Los últimos resultados han sido publicados el 7 de julio en la revista  “Monthly Notices de la Royal Astronomical Society”.

A continuación, una entrevista de Media INAF (Instituto Nacional de Astrofísica (Italia))  a la investigadora

Entrevista

La masa de Proxima Centauri se había estimado previamente utilizando un método indirecto. ¿Qué cambia con este nuevo enfoque?

“Nuestra medida es un método completamente independiente de las estimaciones de la relación masa-luminosidad, que para estrellas poco masivas puede tener un gran rango de incertidumbre. Lo que medimos es la masa gravitacional de la estrella, que hasta ahora sólo se pudo medir para otra estrella distinta al Sol, la enana blanca Stein 2051 B. Encontramos valores compatibles con las estimaciones previas, y agregando mediciones a Próxima Centauri, la incertidumbre en la masa de esta estrella disminuyó sustancialmente”.

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Imagen de campo de SPHERE para las mediciones de abril de 2016. Se indican las estrellas de fondo consideradas para la microlente gravitacional. Créditos: A. Zurlo et al. 2018

Para su estimación, se ha utilizado una microlente gravitacional. ¿Cómo funciona?

“La microlente es un fenómeno predicho por la relatividad general, y se produce cuando un objeto masivo, en este caso una estrella, Proxima Centauri, se interpone entre el observador y un objeto más lejano (en nuestro caso una estrella de fondo). El objeto más cercano crea un fenómeno de desviación de luz del objeto de fondo cuando se acerca a la línea de visión. La deformación que se crea se parece a lo que se puede ver a través de una lente óptica. El evento de microlente para Próxima Centauri fue predicho en el 2014 por un grupo liderado por Kailash Sahu. Se utilizaron imágenes del Telescopio espacial Hubble para este trabajo”.

En 2016, se detectó un exoplaneta “terrestre” en órbita alrededor de Proxima Centauri utilizando el método de velocidades radiales. ¿Lo observaste con tu método, u obtuviste alguna información nueva?

“El planeta que rodea a Próxima Centauri es demasiado pequeño para ser visto con nuestro método. Dado que la medición de su masa depende de la masa de la estrella central, hemos obtenido esta información para el planeta. Nuestras mediciones son obviamente compatibles con las encontradas anteriormente de una masa terrestre aproximadamente, ya que la masa de la estrella en sí misma es muy similar a la determinada por las estimaciones de la masa-luminosidad”.

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Representación del movimiento de Próxima Centauri con respecto al fondo durante el período de observación. Las posiciones de Próxima Centauri están indicadas con la estrella azul, mientras que las verdes y rojas indican las dos estrellas con respecto a las cuales se midió la microlente gravitacional. Créditos: A. Zurlo et al.

 

¿Cómo se desarrolló el estudio? ¿Has encontrado alguna dificultad?

“La primera dificultad fue la cobertura temporal del evento. Seguimos a Próxima Centauri desde un observatorio terrestre: VLT en Cerro Paranal, Chile, y con el instrumento SPHERE, muy solicitado. Tuvimos que obtener muchas observaciones en un corto período, los meses de febrero a marzo, cuando se produjo el evento de microlente gravitacional. Afortunadamente pudimos obtener el tiempo necesario y buenas condiciones de observación. Entonces la dificultad principal fue la precisión astrométrica. El efecto de la microlente crea una desviación de la luz de la estrella de fondo de aproximadamente un mili-arcosegundo, una cantidad muy pequeña. Para poder medirla, nuestros errores deben ser inferiores al milisegundo de arco, y efectivamente se pudieron medir con gran precisión la posición de todas las estrellas en el campo de visión del instrumento, las cuales utilizamos como una rejilla para mejorar nuestra medida de astrometría. La precisión obtenida es la mejor que se ha logrado con este instrumento”.

¿Cuál fue tu papel en este estudio?

“Fui investigadora principal de las observaciones de Próxima Centauri con el instrumento SPHERE, tomando parte en las observaciones de Paranal con otros colaboradores. Reduje los datos de alto contraste y obtuve con precisión las posiciones de las estrellas de fondo en las observaciones y la estrella de microlente. Entonces, con un método de Markov Chain Monte Carlo, calculé los elementos del movimiento de Próxima Centauri en el cielo y la calibración astrométrica necesaria para obtener una precisión del sub-milisegundo de arco. La mayor parte del trabajo fue la redacción de la cadena de Markov Chain Monte Carlo, que duró varios meses. Este estudio fue particularmente complicado debido a la precisión requerida y los numerosos efectos astronómicos y físicos en juego, y la ayuda de mis colaboradores fue decisiva para el éxito de este análisis”.

Para saber más:

Leer en Monthly Notices de la Royal Astronomical Society el artículo “La masa gravitacional de Próxima Centauri medido con la esfera de un evento de microlente.”, De A. Zurlo, R. Gratton, D. Mesa, S. Preferencias, A. Enia, K. Sahu, J.-M. Almenara, P. Kervella, H. Avenhaus, J. Girard, M. Janson, E. Lagadec, M. Langlois, J. Milli, C. Perrot, J.-E. Schlieder, C. Thalmann, A. Vigan, E. Giro, L. Gluck, J. Ramos y A. Roux

FUENTE: http://www.media.inaf.it/2018/07/18/proxima-centauri-lensing/