Cómo pesar una estrella utilizando una luna

¿Cómo pesan los astrónomos una estrella que se encuentra a billones de kilómetros de distancia y es demasiado grande para usar una báscula? En la mayoría de los casos no pueden, a pesar de que son capaces obtener una buena estimación utilizando modelos de ordenador de estructura estelar.

Un nuevo trabajo, llevado a cabo por el astrofísico David Kipping, dice que en casos especiales se puede pesar una estrella directamente. Si la estrella tiene un planeta y ese planeta tiene una luna, y ambos se cruzan frente a su estrella, entonces podemos medir sus tamaños y órbitas para aprender acerca de la estrella.

"A menudo me preguntan cómo los astrónomos pesan las estrellas. Acabamos de agregar una nueva técnica a nuestra caja de herramientas para tal propósito", dijo Kipping, un becario predoctoral en el Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica.

Los astrónomos han encontrado más de 90 planetas que se cruzan por delante de, o transitan, sus estrellas. Al medir la cantidad de luz estelar que es bloqueada, se puede calcular el tamaño del planeta en relación con la estrella. Pero no pueden saber exactamente cuán grande es el planeta a menos que conozcan el tamaño real de la estrella. Los modelos de computadora dan una estimación muy buena, pero en la ciencia las mediciones son mejores.

Kipping se dio cuenta de que si un planeta en tránsito tiene una luna lo suficientemente grande como para que podamos verla (también por el bloqueo de luz de la estrella), entonces el sistema planeta-luna-estrella podría ser medido de una manera que nos permite calcular exactamente cuán grandes y masivos son los tres cuerpos.

"Básicamente, podemos medir las órbitas del planeta alrededor de la estrella y la luna alrededor del planeta. A continuación, gracias a las Leyes de Kepler del movimiento, es posible calcular la masa de la estrella", explicó Kipping.

El proceso no es fácil y requiere varios pasos. Al medir cómo se atenúa la luz de la estrella cuando el planeta y su luna transitan, los astrónomos aprenden tres números clave: 1) los períodos orbitales de la luna y el planeta, 2) el tamaño de sus órbitas con respecto a la estrella, y 3) el tamaño del planeta y la luna en relación con la estrella.

Al utilizar los números con la Tercera Ley de Kepler se obtienen las densidades de la estrella y el planeta. Dado que la densidad es la masa dividida por el volumen, las densidades y tamaños relativos nos dan las masas relativas. Por último, los científicos miden la oscilación de la estrella debido a la atracción gravitatoria del planeta, lo que se conoce como velocidad radial. Combinando la velocidad medida con las masas relativas, pueden calcular la masa de las estrellas directamente.

"Si no hubiese luna, todo este ejercicio sería imposible", indicó Kipping. "El que no haya luna significa que no podemos calcular la densidad del planeta, por lo que todo se detiene".

Kipping aún no ha puesto en práctica su método, devido a que no se conocen estrellas que tengan un planeta y su luna que la transiten. Sin embargo, la nave espacial Kepler de la NASA descubriría varios de esos sistemas.

"Cuando sean encontrados, estaremos listos para pesarlos", dijo Kipping.

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