Un nuevo giro en la rotación estelar

Las estrellas similares al Sol giran diferencialmente, con el ecuador girando más rápido que las latitudes más altas. Las flechas verdes en la figura representan la velocidad de rotación en la zona de convección estelar. La rotación diferencial se deduce de los movimientos oscilatorios de la estrella que se ven como tonos naranja / azul en el lado derecho de la imagen. Se cree que la rotación diferencial es un ingrediente esencial para generar actividad magnética y manchas estelares. Crédito: MPS / MarkGarlick.com

Las estrellas, no rotan como esferas sólidas: las regiones en diferentes latitudes giran a velocidades diferentes. Un grupo de investigadores de la Universidad de Nueva York y el Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar (MPS) en Alemania ahora ha medido los patrones de rotación de un conjunto de estrellas similares al Sol. Han identificado 13 estrellas que giran de forma similar a nuestro Sol: sus ecuadores giran más rápido que sus latitudes medias. Sin embargo, este patrón de rotación es mucho más pronunciado que en el Sol: se encuentra que los ecuadores de las estrellas giran hasta dos veces más rápido que sus latitudes medias. Esta diferencia en la velocidad de rotación es mucho más grande que las teorías sugeridas. 

¿Qué sabemos sobre las estrellas distantes además de su brillo y colores? ¿Es nuestro sol una estrella típica? ¿O muestra ciertas propiedades que lo hacen especial o incluso único? Una propiedad que no se entiende completamente es la rotación. En sus capas exteriores, el Sol tiene un patrón de rotación al que los científicos se refieren como "rotación diferencial latitudinal". Esto significa que diferentes latitudes giran a diferentes velocidades. Mientras que en el ecuador del Sol una rotación completa tarda aproximadamente 25 días, las latitudes más altas giran más lentamente. Cerca de los polos del Sol, una rotación completa tarda aproximadamente 31 días. 

En su nuevo trabajo, los científicos estudiaron la rotación de 40 estrellas que se asemejan al Sol con respecto a la masa. Entre ellos, las 13 estrellas para las cuales se puede medir la rotación diferencial con confianza muestran una rotación diferencial similar a la solar: los ecuadores giran más rápido que las latitudes más altas. En algunos casos, sin embargo, la diferencia en la velocidad de rotación entre el ecuador y las latitudes medias es mucho mayor que en el Sol. 

Clásicamente, la rotación estelar se determina siguiendo huellas de estrellas en diferentes latitudes en curvas de luz fotométricas. Sin embargo, este método es limitado porque no conocemos las latitudes de las manchas estelares. "Usando observaciones de la misión Kepler de la NASA, ahora podemos investigar el interior de las estrellas con astrosismología y determinar sus perfiles de rotación en diferentes latitudes y profundidades", dice Laurent Gizon, director de MPS. 

Las estrellas están demasiado lejos como para ser resueltas en imágenes astronómicas. Son como puntos. Sin embargo, los científicos pueden obtener indirectamente información espacial sobre interiores estelares utilizando oscilaciones estelares. Las estrellas experimentan oscilaciones acústicas globales que son excitadas por movimientos convectivos en sus capas externas. Diferentes modos de oscilación exploran diferentes regiones en una estrella. Por lo tanto, las frecuencias de oscilación nos informan sobre diferentes regiones. En este estudio, los científicos usaron oscilaciones estelares para medir la rotación en diferentes latitudes en la zona de convección externa. "Los modos de oscilación que se propagan en la dirección de rotación se mueven más rápido que los modos que se propagan en la dirección opuesta, por lo tanto, sus frecuencias son ligeramente diferentes", dice Gizon. 

"Nuestras mejores medidas revelan estrellas con rotación similar a la solar", dice Gizon. El aspecto más sorprendente de esta investigación es que la rotación diferencial latitudinal puede ser mucho más fuerte en algunas estrellas que en el Sol. Los científicos no esperaban valores tan grandes, que no son pronosticados por modelos numéricos. 

Este trabajo es importante ya que muestra que la asterosismología tiene un potencial fantástico para ayudarnos a comprender el funcionamiento interno de las estrellas. "La información sobre la rotación diferencial estelar es clave para comprender los procesos que impulsan la actividad magnética", dice Gizon. La combinación de información sobre la rotación interna y la actividad, junto con el modelado, muy probablemente revelará las causas de la raíz de la actividad magnética en las estrellas. Sin embargo, se deben estudiar muchas más estrellas similares al Sol para que esto suceda. En 2026, la Agencia Espacial Europea lanzará la misión PLATO (una misión de exoplanetas, como Kepler) para caracterizar a decenas de miles de estrellas brillantes similares al Sol utilizando asterosismología de precisión. Las estadísticas de gran número serán clave para estudiar la física de las estrellas y su evolución. 

Fuente: Max Planck Gesellschaft,