Los investigadores que utilizan el conjunto CHARA (Center for High Angular Resolution Astronomy) de la Universidad Estatal de Georgia han identificado nuevos detalles sobre el tamaño y la apariencia de la Estrella del Norte, también conocida como Polaris. La nueva investigación se publica en La revista astrofísica.
El Polo Norte de la Tierra señala una dirección en el espacio marcada por la Estrella Polar. Polaris es a la vez una ayuda para la navegación y una estrella notable por derecho propio. Es el miembro más brillante de un sistema de tres estrellas y es una estrella variable pulsante. Polaris se vuelve más brillante y más débil periódicamente a medida que el diámetro de la estrella crece y se encoge a lo largo de un ciclo de cuatro días.
Polaris es un tipo de estrella conocida como variable cefeida. Los astrónomos utilizan estas estrellas como «candelas estándar» porque su brillo real depende de su período de pulsación: las estrellas más brillantes pulsan más lentamente que las estrellas más débiles. El brillo que aparece en el cielo depende de su brillo real y de la distancia a la que se encuentra. Como conocemos el brillo real de una cefeida en función de su período de pulsación, los astrónomos pueden utilizarlas para medir las distancias a sus galaxias anfitrionas y para inferir la tasa de expansión del universo.
Un equipo de astrónomos dirigido por Nancy Evans en el Centro de Astrofísica de Harvard y Smithsonian observó a Polaris utilizando el conjunto de interferometría óptica CHARA de seis telescopios en Mount Wilson, California. El objetivo de la investigación era trazar un mapa de la órbita de la cercana y débil compañera que orbita a Polaris cada 30 años.
«La pequeña separación y el gran contraste de brillo entre las dos estrellas hacen que sea extremadamente difícil resolver el sistema binario durante su aproximación más cercana», dijo Evans.
El conjunto CHARA combina la luz de seis telescopios que se encuentran distribuidos en la cima de la montaña en el histórico Observatorio del Monte Wilson. Al combinar la luz, el conjunto CHARA actuó como un telescopio de 330 metros para detectar la débil compañera cuando pasó cerca de Polaris. Las observaciones de Polaris se registraron utilizando la cámara MIRC-X que fue construida por astrónomos de la Universidad de Michigan y la Universidad de Exeter en el Reino Unido. La cámara MIRC-X tiene la notable capacidad de capturar detalles de las superficies estelares.
El equipo logró rastrear con éxito la órbita de su compañera cercana y midió los cambios en el tamaño de la cefeida a medida que pulsaba. El movimiento orbital mostró que Polaris tiene una masa cinco veces mayor que la del Sol. Las imágenes de Polaris mostraron que tiene un diámetro 46 veces el tamaño del Sol.
La mayor sorpresa fue la aparición de Polaris en imágenes de cerca. Las observaciones de CHARA proporcionaron el primer vistazo de cómo luce la superficie de una variable cefeida.
Imagen en falso color de Polaris obtenida por CHARA Array en abril de 2021 que revela grandes manchas brillantes y oscuras en la superficie. Polaris parece aproximadamente 600.000 veces más pequeña que la Luna llena en el cielo.
«Las imágenes de CHARA revelaron grandes manchas brillantes y oscuras en la superficie de Polaris que cambiaron con el tiempo», dijo Gail Schaefer, directora del CHARA Array. La presencia de manchas y la rotación de la estrella podrían estar relacionadas con una variación de 120 días en la velocidad medida.
«Tenemos previsto seguir tomando imágenes de Polaris en el futuro», afirmó John Monnier, profesor de astronomía de la Universidad de Michigan. «Esperamos entender mejor el mecanismo que genera las manchas en la superficie de Polaris».
Las nuevas observaciones de Polaris se realizaron y registraron como parte del programa de acceso abierto en el CHARA Array, donde astrónomos de todo el mundo pueden solicitar tiempo a través del Laboratorio Nacional de Investigación en Astronomía Óptica-Infrarroja (NOIRLab).
El conjunto CHARA está ubicado en el Observatorio del Monte Wilson, en las montañas de San Gabriel, en el sur de California. Los seis telescopios del conjunto CHARA están dispuestos a lo largo de tres brazos. La luz de cada telescopio se transporta a través de tubos de vacío hasta el laboratorio central de combinación de haces. Todos los haces convergen en la cámara MIRC-X del laboratorio.
El programa de acceso abierto de CHARA Array está financiado por la National Science Foundation (subvención AST-2034336). El apoyo institucional para CHARA Array lo proporciona la Facultad de Artes y Ciencias de Georgia State y la Oficina del Vicepresidente de Investigación y Desarrollo Económico.
