Investigación publicada en la revista Nature Astronomy podría resolver el misterio sobre el origen de los campos magnéticos en enanas blancas

Aquí se observan claramente las líneas de campo magnéticas
(Fuente: https://arstechnica.com/science/2012/07/new-type-of-chemical-bond-may-form-in-extreme-magnetic-fields-of-stars/)

¿Cómo un objeto estelar del tamaño de la Tierra puede generar un campo magnético millones de veces más fuerte que el terrestre?

Este misterio podría haber sido resuelto gracias a la reciente investigación realizada por un equipo internacional de astrofísicos, entre los cuales se encuentra la profesora de nuestro Instituto de Física y Astronomía (IFA-UV), Dra. Mónica Zorotovic. El estudio, liderado por el subdirector del Núcleo Milenio de Formación Planetaria (NPF) y profesor de la  Universidad Técnica Federico Santa María, Dr. Matthias Schreiber, fue publicado hoy en la prestigiosa revista científica Nature Astronomy

El origen de estos fuertes campos ha sido un misterio para los astrónomos por décadas, desde que se detectó la primera enana blanca magnética en la década de los 70. Las teorías que se habían propuesto hasta ahora para la generación del campo no lograban explicar una importante pieza de evidencia observacional: el hecho de que estos campos se detectan con mayor frecuencia en enanas blancas que pertenecen a un sistema binario tan cercano que la enana recibe masa de su compañera estelar (sistemas conocidos como variables cataclísmicas).

El nuevo estudio propone un modelo que permite explicar los campos magnéticos de las enanas blancas en sistemas binarios a través de un mecanismo de dínamo, similar al que genera el campo magnético de la Tierra y otros planetas. 

A través de simulaciones numéricas, investigaron las condiciones en que se genera el campo magnético en una enana blanca mientras rota y su núcleo se solidifica, y propusieron un modelo en el cual la velocidad de rotación de la enana blanca es crucial para el desarrollo de un campo magnético intenso. De esta manera lograron explicar la mayor frecuencia de enanas blancas magnéticas en variables cataclísmicas, en las cuales la enana blanca pasa por un periodo de rotación muy rápida cuando recién comienza a recibir masa de su compañera. 

Una clave para entender el origen de estos fuertes campos magnéticos era la alta frecuencia de enanas blancas magnéticas detectadas en variables cataclísmicas, lo que nos motivó a investigar en más detalle las condiciones especiales que debían existir en estos sistemas”, dice la Dra. Zorotovic.

Por su parte, el Dr. Schreiber explica que al comienzo de la etapa de enana blanca, luego de que la estrella ha expulsado su envoltura, está compuesta de carbono y oxígeno líquidos, y está muy caliente. Sin embargo, cuando se va enfriando comienza a cristalizarse en el centro y la configuración se vuelve similar a la terrestre: un núcleo sólido rodeado de un líquido convectivo. “Como las velocidades en el líquido pueden llegar a ser mucho mayores en las enanas blancas que en la Tierra, los campos generados son mucho más fuertes. Este mecanismo de dinamo puede explicar las tasas de aparición de enanas blancas fuertemente magnéticas en muchos contextos diferentes, especialmente en enanas blancas en estrellas binarias”, indica el investigador.

Link a la publicación científica

El Universo del Principito: una mezcla de lectura, teatro y pedagogía

Este 3 de mayo a las 19 horas se presentará en vivo por el Canal Youtube Difusión IFA y Facebook IFA

El Principito nos sigue fascinando con su universo infinito lleno de mensajes profundos que no pasan de moda. Y sobre esto tratará la próxima charla pública del Instituto de Física y Astronomía de la Universidad de Valparaíso denominada “El Universo del Principito: una mezcla de lectura, teatro y pedagogía” que se realizará el Lunes 3 de mayo a las 19 horas.

Se presentarán los proyectos que han nacido en Chile al alero del libro “El Universo del Principito”, obra creada por el astrónomo italiano y divulgador científico Franccesco Palla, director del Observatorio Astrofísico de Arcetri en Florencia, quien inspirado en la fascinación de sus hijas por el entrañable libro El Principito del autor francés Antoine de Saint-Exupéry retoma la idea original reescribiendo una nueva obra que busca hacer educación astronómica. Como una manera de hacerle un homenaje al astrónomo italiano, los académicos del Departamento de Astronomía de la Universidad de Concepción, Dr. Rodrigo Reeves y Dr. Dominik Schleicher, tomaron la iniciativa de traducir al español y difundir la astronomía a través de una obra sonora con el fin de llegar a un público aún mayor.

En esta charla contaremos con el astrónomo Dr. Dominik Schleicher, quien presentará el contexto de todo este verdadero universo del Principito. Luego, Elena López, estudiante de Doctorado en Astrofísica del IFA-UV, expondrá sobre la obra de teatro “Un viaje al Universo del Principito”, la que fue adaptada de este libro y que relata el encuentro de una excéntrica astrónoma y su sobrino adolescente. Esta obra ha sido estrenada recientemente, y ha ganado diversos fondos concursables. 

“Se explican objetos astronómicos fascinantes como constelaciones, estrellas, exoplanetas y nebulosas y son presentadas de manera divertida para acercar el público a estos misteriosos temas de una manera sencilla y entretenida”, cuenta Elena López. Además, en la charla ella informará de los recientes proyectos adjudicados para llevar esta obra de divulgación astronómica mediante el teatro a las escuelas de la V región. 

Junto a esto, y como tercera presentación, la pedagoga Franccesca Astorga, presentará las fichas pedagógicas, creadas para apoyar tanto en educación formal como informal el contenido astronómico del libro.

Develando el futuro de los exoplanetas de periodo ultra corto

Las últimas décadas de exploración del espacio, y en particular “la caza de exoplanetas”; es decir, la búsqueda de planetas orbitando otras estrellas distintas al Sol, nos ha provisto de un panorama, si bien no completo, bastante amplio para comprender las rutas evolutivas que condujeron a las arquitecturas actuales de nuestro sistema planetario y al de otros sistemas descubiertos. A la fecha, se ha confirmado el descubrimiento de 4715 exoplanetas pertenecientes a 3247 sistemas planetarios, y hay aproximadamente cerca de 5900 planetas esperando a ser confirmados.

Curiosamente, la arquitectura de nuestro Sistema Solar parece distar mucho de las configuraciones halladas en otros sistemas del vecindario galáctico; por ejemplo, se ha descubierto una proporción significativamente alta de planetas masivos tipo Júpiter que orbitan en regiones muy cercanas a la estrella, donde, en teoría, no deberían estar, pues los modelos de formación planetaria indican que éstos se forman en las regiones más periféricas del disco protoplanetario, donde los elementos volátiles que los componen son más abundantes.

Cabe señalar que la aparente sobreabundancia de estos planetas está relacionada con un sesgo de observación: la sensibilidad de los dispositivos empleados en la detección de exoplanetas es limitada, pudiendo reconocer con mayor facilidad -por ahora- solo aquellos exoplanetas más notorios; es decir, grandes planetas (en masa y tamaño) orbitando muy cerca a su estrella. Estas características le garantizan eclipsar una gran área del disco estelar en los tránsitos, además de darle una buena sacudida gravitacional a la estrella que podemos detectar al medir la velocidad radial estelar. En cualquier caso, esta población plantea importantes cuestionamientos sobre cómo se logran estas arquitecturas, y cuál será el destino de estos exoplanetas de periodo muy corto.

Precisamente, una reciente investigación liderada por el candidato a doctor Jaime Andrés Alvarado Montes del Centre for Astronomy, Astrophysics and Astrophotonics, Macquarie University en Australia, y en la que participa Mario Sucerquia, investigador postdoctoral FONDECYT del Núcleo Milenio de Formación Planetaria (adscrito a la Universidad de Valparaíso en Chile), ha estudiado la suerte que corren una subcategoría de éstos planetas anómalos conocida como “planetas de periodo ultracorto” (USP, por sus siglas en inglés). Estos planetas orbitan su estrella en tiempos inferiores a un día terrestre en órbitas casi circulares, además de posiblemente estar bloqueados por mareas; es decir, siempre mostrando la misma cara a la estrella a lo largo de su órbita, tal y como lo hace nuestra Luna con respecto a la Tierra.

El estudio, que ha sido recientemente aceptado para publicación en la prestigiosa revista inglesa Monthly Notices of the Royal Society (MNRAS), actualiza los modelos preexistentes que describen la interacción de marea entre el planeta y la estrella. Esta investigación estudia la fuerza que genera la deformación mutua que experimentan los cuerpos a consecuencia de su interacción gravitatoria, a medida que estos rotan, se trasladan y, por supuesto, envejecen, con el fin de evaluar la tasa a la que las órbitas de los USP se encogen hasta ser engullidos por sus propias estrellas.

Según Alvarado-Montes, líder del proyecto, “el modelamiento de la tasa a la que migran los exoplanetas considerando la mayor cantidad de fenómenos estelares y planetarios involucrados, tales como los cambios en la tasa de rotación del planeta, la eficiencia en la disipación de la energía asociada a la deformaciones mutuas inducidas, el frenado magnético de la rotación estelar, así como la pérdida de momento angular debido a la eyección de masa nos dota de mejores modelos predictivos que nos permitan conocer el destino de esos exoplanetas”.

“Desde hace algún tiempo disponemos de magníficos instrumentos observacionales que han estado monitoreando a lo largo de décadas a algunos de estos exoplanetas, tomando medidas de las variaciones de sus periodos orbitales. Estas medidas, a través de modelos como los presentados en esta investigación, pueden revelar de forma indirecta la estructura interior de los planetas y las estrellas, así como mostrar detalles del funcionamiento de los mecanismos involucrados en el fenómeno de la migración planetaria”, agrega Mario Sucerquia.

En particular, el trabajo presentado predice el desplazamiento progresivo de la periodicidad del tránsito de dos exoplanetas masivos de periodo ultracorto,  WASP 19b y NGTS 10b, objetos que orbitan a su estrella una vez cada aproximadamente 20 horas. Estos períodos indican que están situados a distancias muy próximas a su estrella, por lo que sus temperaturas superficiales son extremadamente altas. El modelo aplicado a estos sistemas predice una mayor tasa de migración orbital para el primero y menor para el segundo, cuando se las compara con investigaciones previas similares. Estas predicciones podrían ser corroboradas durante la década en curso.

El estudio en cuestión es parte de un gran proyecto en el que participan investigadores de Australia, Francia, Colombia, Argentina y Chile. El objetivo es estudiar el fenómeno de las mareas gravitacionales en sistemas planetarios, fenómeno que no solo afecta a los planetas y su estrella, sino que también concierne a sus posibles lunas y sistemas de anillos. Los autores de la investigación indican que los estudios desarrollados hasta el momento demuestran que las mareas pueden modificar significativa o radicalmente la arquitectura y los posibles destinos de los sistemas planetarios. “Además, este tipo de estudios puede ayudarnos a entender el futuro de planetas como Júpiter en nuestro Sistema Solar, ya que cuando el Sol aumente su tamaño en las etapas finales de su vida, las interacciones de marea con Júpiter serán mucho más intensas, afectando así su destino y la posible habitabilidad de sus lunas”, indica Alvarado-Montes.

Publicación científica

La imagen que ilustra la nota corresponde a una impresión artística de WASP-19b  (M. Kornmesser / ESO)

Redacción nota de prensa: Mario Sucerquia, NPF / IFA

Astrónomos del IFA crean experiencias artísticas para aprender Astronomía

Imagen referencial (2019: Zerospace Nueva York, EE. UU. http://wearetundra.org/dwlf)

Experiencias artísticas visuales, sonoras y teatrales son las propuestas de astrónomos del Instituto de Física y Astronomía de la Universidad de Valparaíso para enseñar Astronomía.

Con un juego de luces y sonidos recrearán la vida y muerte de una estrella . Esta es la propuesta liderada por el profesor del Instituto de Física y Astronomía (IFA) de la Universidad de Valparaíso, Dr. Eduardo Ibar en conjunto a la arquitecta Coni Valdebenito, diseñadora en iluminación; Gregorio Fontaine, artista sonoro y director del Laboratorio Eco; y el investigador y astrónomo de la USACH, Dr. Cristobal Espinoza.

“Esta es una iniciativa pionera en que desarrollaremos una experiencia inmersiva de luz y sonido para relatar la vida de una estrella”, describe el astrónomo Eduardo Ibar al referirse al proyecto. Para lograr esto se programará un software que controlará la música y las estructuras de luz basándose en datos reales considerados desde observaciones astronómicas.

Financiado por el Fondo ANID – GEMINI este innovador proyecto se presentará mediante una serie de conciertos que llevarán al público a un viaje artístico que mezcla ciencia, tecnología lumínica y arte sonoro. Junto a esto, también se producirá un documental audiovisual para relatar el proceso de realización de este proyecto que incluirá los principios astronómicos y los motivos de las decisiones artísticas.

Teatro

La estudiante de doctorado en Astrofísica del IFA-UV, Elena López, junto a la astrónoma y profesora Dra. Yara Jaffé también se adjudicaron financiamiento de los fondos ALMA para presentar la obra de teatro de divulgación astronómica “Un viaje al Universo del Principito”, en escuelas de la región de Valparaíso.

“La obra relata el encuentro entre una excéntrica astrónoma y su sobrino adolescente, con quien habla sobre aspectos profundos de la astronomía . Se explican objetos astronómicos fascinantes como constelaciones, estrellas, exoplanetas y nebulosas y son presentadas de manera divertida para acercar el público a estos misteriosos temas de una manera sencilla y entretenida”, explica Elena López.

Elena estudió su pregrado y magíster en España y ahora estudia su doctorado en Astrofísica en la Universidad de Valparaíso. Se considera una persona inquieta en muchos aspectos y busca la manera de hacer divulgación científica uniendo el arte y la ciencia.

Adaptada teatralmente del libro “El Universo del Principito” , creado por el astrónomo italiano y divulgador científico, Francesco Palla, esta obra ya fue estrenada el año pasado con gran éxito junto a la compañía teatral y interdisciplinar “Siderales Teatro”.

“Si bien la propuesta es llevar la obra presencialmente a las escuelas de diversas comunas de la región de Valparaíso, comenzaremos su exhibición de manera virtual dada las condiciones sanitarias”, explica Elena López.