Una simulación tridimensional nos muestra por primera vez el "corazón" de las estrellas masivas

El agitado interior de las estrellas es revelado por la primera simulación en 3D que evidencia el turbulento corazón estelar: los científicos hallaron que las ondas de sonido que se propagan a través de una estrella se ven afectadas por los flujos convectivos, que a su vez cambian la forma en que parpadea la estrella. Esto significa que, en principio, podemos estudiar el interior de una estrella observando su parpadeo de luz, una herramienta vital para que los astrónomos puedan comprender mejor sus características.

Una investigación liderada por la Universidad Northwestern, en Estados Unidos, desarrolló las primeras simulaciones en 3D de ondas de energía y de sonido desde el núcleo de una estrella masiva hasta su superficie exterior, revelando detalles importantes de su dinámica interna y de la relación entre su estructura y el “parpadeo” o brillo externo. Además, utilizando estos nuevos modelos, los investigadores pudieron determinar por primera vez cuánto deberían brillar las estrellas de forma “innata”, o sea sin que se vean afectadas por ningún efecto o fenómeno que incremente o reduzca su brillo. 

El complejo mundo interno estelar

En líneas generales, el interior de las estrellas funciona de la siguiente forma: la gravedad “aprieta” a la estrella tratando de colapsarla, provocando que el núcleo interno se vuelva extremadamente caliente y denso. Esto desencadena la fusión nuclear, crucial para que la estrella se mantenga “viva” y para que el calor y la presión contrarresten la acción de la gravedad. De esta manera, las dos fuerzas se equilibran entre sí y la estrella logra cierta “armonía” durante su fase activa.

Aunque esto parece relativamente sencillo, en realidad comprender los detalles de cómo funciona este proceso es extremadamente complejo, según un artículo publicado en Universe Today. Para caracterizar con precisión el interior de una estrella son necesarios modelos informáticos sofisticados, e incluso con estos elementos no siempre es posible hacer coincidir los modelos con lo que vemos en la superficie de una estrella. Ahora, el nuevo estudio publicado recientemente en la revista Nature Astronomy parece avanzar al respecto. 

“Los movimientos en los núcleos de las estrellas lanzan ondas como las del océano: cuando las ondas llegan a la superficie de la estrella, la hacen parpadear de una manera que los astrónomos pueden observar. Por primera vez, hemos desarrollado modelos informáticos que nos permiten determinar cuánto debe parpadear una estrella como resultado de estas ondas”, explicó en una nota de prensa el científico Evan Anders, líder del equipo de investigadores. 

Al mismo tiempo, este parpadeo informa a los especialistas sobre las condiciones internas de la estrella, ayudando a resolver las dudas existentes sobre los procesos internos que afectan a las estrellas masivas. Por si esto fuera poco, “este trabajo permite que futuros telescopios espaciales exploren las regiones centrales donde las estrellas forjan los elementos de los que dependemos para vivir y respirar”, agregó Anders en el comunicado.

Ondas de convección, música estelar y parpadeo

Por otra parte, el nuevo estudio logró avanzar en otros interesantes aspectos relacionados con la dinámica estelar. Las estrellas se vuelven un poco más brillantes o un poco más tenues dependiendo de varias cosas que suceden dinámicamente en su interior: por ejemplo, todas las estrellas tienen una zona de convección, un lugar extremadamente caótico donde los gases se agitan para expulsar el calor. En las estrellas masivas, o sea con al menos 1,2 veces la masa de nuestro Sol, esta zona de convección reside en sus núcleos.

Con los nuevos modelos desarrollados, los científicos pudieron predecir con precisión cómo cambia el brillo de una estrella dependiendo de las ondas generadas por convección. Además, al “traducir” estas ondas en sonido, lograron determinar cómo suenan y en qué medida afectan cualquier sonido que las atraviese. Es así que aplicaron su modelo a diversas canciones o piezas musicales, descubrieron cómo las ondas estelares modificaban esos sonidos y los transformaban en una misteriosa música cósmica. 

Estas ondas también influyen en el parpadeo de las estrellas, aunque las diferencias no son tan sencillas de advertir. “El parpadeo que provocan estas ondas es extremadamente sutil y nuestros ojos no son lo suficientemente sensibles para verlo. Pero los poderosos telescopios que se están desarrollando actualmente podrán detectarlo”, concluyó Anders.

Referencia

The photometric variability of massive stars due to gravity waves excited by core convection. Evan H. Anders et al. Nature Astronomy (2023). DOI:https://doi.org/10.1038/s41550-023-02040-7