La verdadera edad de una estrella

Para muchas estrellas de cine la edad es su secreto mejor guardado, lo mismo sucede en el espacio con las verdaderas estrellas.   La mayor parte de ellas apenas varían su aspecto a lo largo su vida, por lo tanto, es difícil saber con precisión su edad.  Hace ya algunos años se propuso la girocronología como método para determinar la verdadera edad de una estrella.

Este método pretendía sustituir los dos métodos anteriores: La técnica isócrono y el método cromosférico, y en esencia consiste en tomar como referencia la velocidad de giro de una estrella cuya edad se conoce, tal es el caso de nuestro Sol, que sabemos tiene una edad de 4.600 millones de años, y utilizarla como patrón de medida. La rotación de una estrella se decelera de forma constante a lo largo del tiempo y esto puede utilizarse como un reloj para determinar su edad.



Cúmulo NGC-6811. Crédito: Anthony Ayiomamitis.



Además de su masa, la edad de una estrella es uno de sus atributos más importantes, y poder saber su edad es de gran importancia para muchos estudios astronómicos, y en particular para la búsqueda de planetas. Conviene aclarar que, en un sistema planetario, los planetas  tienen la misma edad que la estrella que los alberga ya que se formaron a la vez. Hasta la fecha se han encontrado en torno a 2.000 planetas fuera de nuestro sistema solar y se espera que el  número aumente considerablemente en los próximos años. El sieguente paso es intentar comprender cómo se forman y evolucionan y por qué son tan difenrentes unos de otros.
 

Primeros cinco exoplanetas detectados por Kepler.  Crédito Kepler-NASA.

Saber la edad de una estrella es relativamente fácil cuando se encuentra en un grupo de estrellas que se ha formado a la vez. Los astrónomos saben que teniendo en cuenta el color y brillo de las estrellas en un cúmulo pueden determinar un patrón que servirá para establecer la edad del cúmulo. Sin embargo, esta técnica sólo funciona con cúmulos. Para aquellas estrellas de campo que no forman parte de un cúmulo (incluyendo todas las estrellas conocidas que tienen planetas), la determinación de la edad es mucho más difícil.  De ahí la importancia de hallar un método para datar su edad de forma independiente.

La girocronología pretende dar solución a este problema. Dado que el periodo de rotación de una estrella mantiene un cambio constante y que este está en función de su edad y color, se puede determinar la edad mediante la medición de otras dos propiedades, el periodo de rotación y el color. Si se conocen las relaciones entre tres cantidades, midiendo dos de ellas se puede calcular la tercera. El color de una estrella es un indicador de su masa o de la temperatura de su superficie. Los márgenes de error típicos en las edades girocronológicas son del orden del 15%, mientras que los métodos anteriores de datación presentaban márgenes de error de entre el 50% y el 100%.

Para medir el giro de la estrella, se buscan los cambios en el brillo causados por manchas oscuras en su superficie, el equivalente estelar de las manchas solares. Cada vez que una macha cruza la cara visible de la estrella, se atenúa un poco su brillo. Una vez que la mancha sale de la cara visible, la luz de la estrella recupera su brillo. Se trata, por tanto de medir el tiempo que tarda en completarse el ciclo para determinar su velocidad de giro.

Kepler. Crédito: Kepler-NASA.

Los cambios en el brillo de una estrella debidos a las manchas son muy pequeños, por lo general un porcentaje mínimo, y se hacen más pequeños a medida que aumenta la edad de la estrella. De esta forma, los períodos de rotación de las estrellas con una edad de más  de mil millones de años no pueden ser medidos desde la superficie de la Tierra ya que las interferencias atmosféricas lo impiden. Afortunadamente, esto no es un problema para la nave espacial Kepler que fue diseñada específicamente para medir el brillo estelar con una gran precisión y así poder detectar planetas que cruzan delante de la estrella en nuestra línea de visión, haciendo disminuir su brillo.

Un estudio reciente basado en las observaciones de la nave espacial Kepler, ha encontrado períodos de rotación que van desde 1 a 11 días en estrellas masivas de muy alta temperatura, en comparación con la velocidad de rotación de 30 días de nuestro Sol. Más importante aún, han encontrado una importante correlación entre la masa estelar y la velocidad de rotación, con poca dispersión. Este resultado confirma que la girocronología es un método prometedor para poder conocer la verdadera edad de las estrellas.

Para saber más:

Girocronología

Misión Kepler