Los astrónomos tienen un nuevo truco para determinar la edad de las estrellas

Centelleante, centelleante estrellita, me pregunto cuántos años tienes.

Esta no es una pregunta fácil de responder. Las estrellas son notoriamente difíciles de envejecer. Sabemos la edad del Sol porque vivimos en una de sus rocas en órbita, y sabemos muy bien cuántos años tiene la roca. Sin esta información, las cosas se vuelven un poco más confusas. Pero eso podría cambiar gracias a un nuevo estudio.

Conocemos algunas reglas generales para determinar la edad de una estrella. Por ejemplo, generalmente, cuanto mayor es la metalicidad de una estrella, más joven es. Y las estrellas de la secuencia principal como el Sol tienden a calentarse más a medida que envejecen, por lo que si dos estrellas tienen la misma masa y composición, es probable que la más caliente de las dos sea la más vieja. Pero por sí solas, estas reglas generales no son suficientes para obtener una determinación precisa de la edad. Para ello, normalmente nos fijamos en los cúmulos de estrellas.

Los cúmulos de estrellas, como los cúmulos abiertos y los cúmulos globulares, generalmente se forman en una sola nube molecular, y lo hacen aproximadamente al mismo tiempo. Cuando miras las estrellas en un cúmulo, sabes que todas tienen aproximadamente la misma edad. Los astrónomos pueden usar este hecho para obtener una buena edad de los cúmulos estelares. Individualmente habrá variaciones en cosas como la metalicidad y la temperatura, pero determinar estadísticamente la edad promedio es una buena medida de la edad del cúmulo.

Pero una cosa que se ha notado es que entre los cúmulos de estrellas, los cúmulos más antiguos tienen estrellas que giran más lentamente que las estrellas de los cúmulos más jóvenes. Esto sugiere que la velocidad de rotación de una estrella disminuye a medida que envejece. Esta sería una excelente manera de determinar la edad estelar porque muchas estrellas tienen manchas estelares, que podemos usar para medir la rotación con bastante facilidad. Solo hay dos problemas. La primera es que dentro de un cúmulo, las estrellas pueden estar unidas gravitacionalmente, y esta interacción podría ser la causa de la ralentización. Si es así, las estrellas individuales no experimentarían el mismo decaimiento rotacional. La segunda es que la metalicidad de una estrella afecta su densidad y temperatura, por lo que la metalicidad podría tener un efecto significativo en la tasa de desaceleración.

Aún así, la técnica sería tan útil que un equipo quería explorarla más a fondo. Observaron 300 estrellas binarias anchas. Son estrellas binarias con distancias orbitales lo suficientemente grandes como para que sus rotaciones sean independientes entre sí. Y dado que todos los sistemas binarios se forman al mismo tiempo, el equipo podía estar seguro de que los pares binarios tenían la misma edad.

Luego, el equipo aplicó el método del cúmulo utilizando la temperatura y la velocidad de rotación para determinar la edad de cada estrella en un par. Descubrieron que las edades de los pares binarios coincidían usando este método. Y con 300 muestras con las que trabajar, están seguros de que el método funciona. El equipo también encontró que el enfoque funcionó independientemente de la metalicidad de las estrellas. Entonces, si bien la metalicidad puede tener un pequeño efecto en la edad estelar, el enfoque rotacional aún funciona.

A partir de este trabajo, los astrónomos pueden confiar en el uso de la rotación como medida de la edad, ya sea que una estrella sea única, binaria o parte de un cúmulo. Esta es una gran noticia. Los satélites de telescopios como Gaia y la próxima misión PLATO tienen la búsqueda de exoplanetas como parte de su misión. El mismo método que se usa para encontrar la disminución de la luminosidad estelar durante el tránsito de un exoplaneta también se puede usar para medir la velocidad de rotación de una estrella a través de los puntos estelares. Con el tiempo se podría saber la edad de miles de millones de estrellas así como su movimiento y si tienen planetas.

Referencia: Gruner, D., SA Barnes y KA Janes. «Los binarios amplios demuestran la consistencia de la evolución rotacional entre el cúmulo abierto y las estrellas de campo.” Astronomía y Astrofísica 675 (2023): A180.