Bienvenido estimado lector, en este artículo estaremos hablando sobre un tipo particular de estrellas, las Cefeidas. Esos faros astronómicos de gran utilidad parar calcular distancias cómicas.
¿Qué son las estrellas Cefeidas?
Las Cefeidas son un tipo de estrellas variables que experimentan cambios regulares en su brillo. Este fenómeno ocurre debido a pulsaciones cíclicas, donde la estrella se expande y contrae, modificando su tamaño y temperatura. Las Cefeidas son estrellas gigantes o supergigantes, mucho más masivas que el Sol, y con luminosidades miles de veces mayores.
Debido a que las variaciones en el brillo son predecibles y se repiten en intervalos específicos, las Cefeidas toman un papel importante para la medición de distancias en el universo. Así, teniendo en cuenta que en cada ciclo, la estrella se expande y se contrae, cuando observamos una Cefeida, se puede apreciar un aumento repentino de luminosidad seguido de un descenso gradual. Es como si tú prendieras un bombillo y con un regulador disminuyeras su intensidad lentamente.
Como ejemplo de una estrella Cefeida, en la siguiente imagen se aprecia a RS Puppis, una supergigante, con una masa diez veces mayor que la de nuestro Sol y un tamaño 200 veces más grande. Esta estrella se ilumina y apaga rítmicamente en un ciclo de aproximadamente seis semanas. Es una de las cefeidas más luminosas conocidas, y su brillo promedio es 15,000 veces superior al del Sol.
Créditos: De NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA)-Hubble/Europe Collaboration; Acknowledgment: H. Bond (STScI and Penn State University) – https://esahubble.org/images/heic1323a/, Dominio público, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=48277866
¿Por qué se llaman Cefeidas?
El nombre «Cefeida» proviene de la estrella Delta Cephei, ubicada en la constelación de Cefeo (Cepheus). Esta estrella, fue descubierta en 1784 por el astrónomo John Goodricke, y fue la primera de este tipo en ser identificada como una estrella variable.
Así, Delta Cephei se tomó como referencia para las próximas estrellas que exhibiesen este comportamiento (variabilidad de brillo debido a pulsaciones periódicas en el tiempo). ¡Desde entonces, miles de Cefeidas han sido descubiertas en nuestra galaxia y más allá!
Características de las Cefeidas
Las estrellas Cefeidas tienen una serie de características que las hacen únicas entre las otras, veamos cuáles son:
- Variación periódica del brillo: El brillo de una Cefeida aumenta rápidamente y luego se atenúa lentamente a lo largo de un ciclo. Estos ciclos pueden durar desde unos pocos días hasta varias semanas. Pero es un ciclo predecible y que los astrónomos pueden estudiar.
- Relación período-luminosidad: Se sabe que hay una relación directa entre el período de pulsación de una Cefeida y su luminosidad. Las Cefeidas con ciclos más largos son más luminosas. Esta relación fue descubierta por la astrónoma Henrietta Swan Leavitt en 1912 y es clave para su uso en la astronomía.
- Cambios físicos: Durante cada ciclo de pulsación, la estrella experimenta cambios ligeros en su tamaño (radio) y temperatura. A medida que se expande, su temperatura disminuye, lo que provoca una atenuación del brillo, y cuando se contrae, la temperatura aumenta, haciendo que la estrella brille más intensamente. Esto hace que sea visiblemente atractiva, ya que se aprecia como un «faro».
Tipos de estrellas Cefeidas
Existen dos tipos principales de Cefeidas, estas se diferencian principalmente por su composición y su ubicación galáctica:
- Cefeidas clásicas (Población I): Son estrellas jóvenes, ricas en metales y muy luminosas. Estas Cefeidas se encuentran principalmente en los brazos espirales de las galaxias y en el disco de la Vía Láctea. Su período de pulsación puede variar entre 1 y 50 días.
- Cefeidas tipo II (Población II): Son estrellas más viejas y pobres en metales. Se encuentran en el halo galáctico y en cúmulos globulares. Suelen ser menos luminosas que las Cefeidas clásicas, con períodos de pulsación más cortos y regulares.
Variables Cefeidas clásicas más brillantes
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Importancia de las Cefeidas
Las Cefeidas desempeñan un papel fundamental en las investigaciones astronómicas. Se utilizan especialmente en la medición de distancias del universo.
Gracias a la relación período-luminosidad descubierta por Henrietta Swan Leavitt, es posible calcular con precisión la distancia a una Cefeida comparando su brillo aparente (cómo se ve desde la Tierra) con su brillo real.
Imagen 4. Henrietta Swan Leavitt. Crédito: Margaret Harwood – American Institute of Physics, Emilio Segrè Visual Archives. Dominio público, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=23861613
Este método ha permitido ampliamente a los astrónomos medir distancias dentro de nuestra galaxia y en otras galaxias cercanas, permitiendo grandes avances en el campo astronómico.
Una de las investigaciones más famosas relacionadas con estrellas Cefeidas, fue cuando el astrónomo Edwin Hubble utilizó estrellas Cefeidas en la galaxia de Andrómeda (M32) para demostrar que esta galaxia estaba mucho más lejos de lo que se creía, lo que llevó al descubrimiento de que el universo se está expandiendo y cada vez más rápido.
Muchas cefeidas se han medido de forma sistemática y precisa con el telescopio Hubble en galaxias cercanas, lo que las ha convertido en indicadores para medir distancias en el universo y ayudar a cartografiar la tasa y la aceleración de la expansión cósmica.
¿Cómo localizar Cefeidas?
Localizar Cefeidas puede ser un desafío, ya que muchas de ellas están demasiado lejos para ser vistas a simple vista. Sin embargo, algunas, como Delta Cephei en la constelación de Cefeo, son visibles con telescopios pequeños. Estas estrellas suelen estar situadas en galaxias espirales, en cúmulos estelares o en los bordes de galaxias elípticas. Para encontrar una Cefeida, es útil consultar mapas estelares y guías astronómicas que marcan sus ubicaciones, como por ejemplo, Stellarium y Skysafari.
Además, la astronomía moderna cuenta con herramientas avanzadas, como telescopios espaciales y estudios fotométricos automatizados, que permiten la observación y medición de las Cefeidas en galaxias muy lejanas. Estos avances continúan proporcionando datos valiosos sobre la estructura y evolución del universo.
Fotos de Cefeidas
Galaxia UGC 9391
Los astrónomos calibran las supernovas con las Cefeidas en galaxias como UGC 9391 para poder calcular con precisión las distancias a estrellas lejanas en explosión. UGC 9391 se encuentra a 130 millones de años luz de la Tierra.
Galaxia I Zwicky 18
Observaciones hechas a través del telescopio Hubble entre 2005 y 2006 de la galaxia I Zwicky 18 arrojaron datos sobre la existencia de estrellas Cefeidas en ella, con estos hallazgos se pudieron realizar cálculos más precisos de la distancia a la que se encuentra dicha galaxia enana.
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Para culminar con este fascinante artículo, es importante recalcar que, las Cefeidas se consideran como «velas estándar del universo». Porque mediante ellas podemos calcular con precisión vastas distancias en el cosmos, y utilizar estos datos para nuevas investigaciones en el campo de la astronomía.
Por otro lado, es importante mencionar el gran trabajo que realizó Henrietta Leavitt al descubrir la relación periodo-luminosidad de las Cefeidas, todo un hito en la astronomía.
Puntos claves
-Una Cefeida es un tipo de estrella variable que experimenta cambios regulares en su brillo a lo largo del tiempo.
-Cuanto más brillante es una cefeida, más lentas son sus pulsaciones.
-El término «Cefeida» proviene de la estrella Delta Cephei, ubicada en la constelación de Cefeo.
-Durante las pulsaciones cíclicas, una Cefeida se expande y contrae, modificando su radio y brillo.
-Las estrellas Cefeidas son conocidas por su relación entre el período de variabilidad y su luminosidad intrínseca.
-Comparando el brillo aparente (cómo se ve desde la Tierra) con el brillo real de la estrella, se pueden determinar distancias astronómicas en el universo. Este descubrimiento fue gracias a Henrietta Leavitt.
-El uso de Cefeidas fue crucial en el descubrimiento de la expansión del universo por Edwin Hubble.
-Hay dos tipos de estrellas Cefeidas: las de Población I que son estrellas jóvenes y luminosas que se encuentran en los brazos espirales de las galaxias y en el disco de la Vía Láctea. Y las de Población II, que son estrellas viejas que se encuentran en el halo galáctico y en cúmulos globulares.
Referencias
- Carroll, B. W., & Ostlie, D. A. (2017). An Introduction to Modern Astrophysics (2nd ed.). Cambridge University Press.
- Henrietta Swan Leavitt. (1912). 1777 Variables in the Magellanic Clouds. Harvard College Observatory Circular.
- Freedman, W. L., & Madore, B. F. (2010). The Hubble Constant and Cepheids. Annual Review of Astronomy and Astrophysics, 48(1), 673-710.
- OGLE Atlas of Variable Star Light Curves. (2024). https://ogle.astrouw.edu.pl/atlas/index.html
- UGC9391 annotated. (2024, October 2). Nasa.gov. https://science.nasa.gov/image-detail/ugc-9391-annotated/
