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Un estudio de cinco años ha revelado nuevos conocimientos sobre las propiedades de las hipergigantes amarillas, una clase de estrellas pesadas conocidas por sus espectaculares erupciones.
Los científicos se centraron en Rho Cassiopeiae (Rho Cas), HR 8752 y HR 5171A, y revelaron que Rho Cas presenta erupciones cíclicas cada 10 a 40 años, con grandes fluctuaciones de la temperatura de su superficie.
Alex Lobel, del Observatorio Real de Bélgica (ROB), formó parte de este estudio internacional que combinó datos históricos que abarcan 138 años. Los resultados, publicados en Astronomy and Astrophysics, muestran que las pulsaciones vigorosas desencadenan estas erupciones masivas. También ofrecen una comprensión más clara de la rápida evolución de las hipergigantes amarillas y su posible transformación en estrellas variables azules luminosas o supernovas explosivas.
Las hipergigantes se encuentran entre las estrellas más masivas y luminosas de nuestra galaxia. Muestran eventos de erupciones recurrentes y dramáticos que han desconcertado a los astrónomos durante décadas. Los miembros importantes son Rho Cassiopeiae, HR 8752 y HR 5171A. Están en las etapas finales de su rápida evolución, ofreciendo información única sobre el ciclo de vida de las estrellas muy pesadas, con temperaturas superficiales comparables a las del Sol, pero siendo hasta medio millón de veces más luminosas.
El estudio de las hipergigantes ofrece a los astrónomos una visión poco común de la vida tardía de las estrellas masivas. En particular, podemos observar la etapa justo antes de que evolucionen hacia supernovas de colapso de núcleo o, alternativamente, hacia una clase diferente de hipergigantes más calientes llamadas variables azules luminosas.
Esta transición ocurre cuando las hipergigantes amarillas evolucionan rápidamente a través del llamado vacío evolutivo amarillo en el diagrama superior de Hertzsprung-Russell de temperatura estelar vs. luminosidad. Comprender los estallidos y pulsaciones recurrentes de las hipergigantes amarillas ayuda a los astrónomos a refinar los modelos teóricos de las etapas evolutivas estelares avanzadas y a mejorar la comprensión de los fenómenos de erupción estelar cíclica.
El nuevo estudio, realizado durante los últimos cinco años por un equipo internacional de científicos en los Países Bajos (Universidad de Leiden), Bélgica (ROB) y el Reino Unido (Universidad de Durham), también incorpora valiosas contribuciones de datos de astrónomos aficionados de todo el mundo, según informa el ROB en un comunicado.
El equipo se centró en Rho Cas, una de las hipergigantes más estudiadas y visibles a simple vista, y analizó la variabilidad del brillo a largo plazo desde 1885 hasta 2023. Este amplio conjunto de datos les permitió investigar sus excepcionales propiedades físicas, así como el inicio y la progresión de tres importantes eventos de estallidos atmosféricos en 1986, 2000 y 2013.
Estas observaciones a largo plazo revelan un patrón fascinante: Rho Cas exhibe erupciones atmosféricas cíclicas aproximadamente cada 10 a 40 años, cada una de las cuales implica una fluctuación significativa de la temperatura de la superficie, que oscila entre aproximadamente 4.500 y 7.500 °C. Los nuevos hallazgos brindan una oportunidad única de seguir una estrella muy masiva en medio de cambios evolutivos acelerados.
Por primera vez, el equipo calculó relaciones precisas de calibración de temperatura basándose en datos espectroscópicos fiables, combinados con observaciones fotométricas entre 1962 y 2020. Esta nueva metodología permite un análisis más preciso de estas estrellas extremas, en particular del comportamiento dinámico de sus enormes atmósferas (las hipergigantes amarillas tienen diámetros de 400 a 700 veces el del Sol).
El estudio revela que las pulsaciones de Rho Cas se vuelven más intensas a medida que se acerca un evento de erupción. En concreto, los periodos de pulsación observados en la curva de brillo de la banda V (o visible) de las hipergigantes se alargan, y las amplitudes de pulsación aumentan en los años previos a un evento de erupción. Esto indica que las fuertes pulsaciones radiales desempeñan un papel crucial en el desencadenamiento de estallidos recurrentes, que han ocurrido seis veces en los últimos 138 años, con intervalos de tiempo de 10, 41, 40, 14 y 13 años.
Según el Dr. Lobel, coautor de este estudio, “es la primera vez que se realiza una investigación exhaustiva con prácticamente todos los datos históricos disponibles de Rho Cas que hemos recopilado de la literatura, que se remontan al siglo XIX. Además, pudimos combinarlos con nuevas observaciones, incluidas valiosas contribuciones de astrónomos aficionados".
La investigación también investigó otras dos hipergigantes amarillas famosas, HR 8752 y HR 5171A. Se descubrió que HR 8752 evolucionó en una trayectoria evolutiva hacia el azul después de 1996, y su brillo visual se mantuvo casi constante entre 2017 y 2023. HR 5171A reanudó su patrón de pulsación a principios de 2018 después de un período de disminución gradual del brillo.
El nuevo estudio y las observaciones son importantes porque brindan información importante sobre la evolución acelerada de las hipergigantes amarillas. En general, no sólo mejora nuestra comprensión de las estrellas extremas, como Rho Cas y sus erupciones recurrentes, sino que también contribuye a un conocimiento más amplio de las hipergigantes amarillas, su variabilidad e importancia para la evolución estelar.