Distancias estelares y paralajes: Hipparcos y Gaia

David ByN

Las distancias son parámetros fundamentales para entender los fenómenos astronómicos. El satélite Hipparcos realizó un cartografiado bastante completo de la vecindad solar a comienzos de loas años noventa. La próxima misión astrométrica de la ESA, denominada Gaia, proporcionará una visión completa de la Galaxia en tres dimensiones, incluyendo las velocidades individuales.

En algún momento hemos hablado de las diferentes iniciativas del siglo XVIII para establecer la escala del Sistema Solar, incluyendo alguna que otra desventura de los astrónomos. El siglo XIX presentó otro desafío: la medida de la primera paralaje (la variación aparente de la posición de un objeto debido al cambio de posición del observador) de una estrella cercana (realizado por Friedrich Wilhelm Bessel con la estrella 61 Cygnus). Para entender este efecto se puede realizar un sencillo experimento. Se toma un lápiz, se extiende el brazo y se observa la posición respecto al muro de la habitación guiñando los ojos de manera alternativa. La distancia angular se denomina paralaje, y está directamente relacionada con la distancia física entre el observador y el objeto, y también con la distancia que separa los ojos. En el caso de una estrella, se realizan observaciones desde la Tierra separadas con un intervalo de seis meses, lo que representa dos unidades astronómicas.

El movimiento de la estrella de Barnard, con el bamboleo inducido por una compañera de menor masa. Se puede encontrar una imagen en alta resolución aquí.

Durante el siglo XX, varias instituciones como el Observatorio Naval de los Estados Unidos realizaron (y lo siguen haciendo) proyectos para la medición de las paralajes de las estrellas más próximas. Sin embargo, el programa que ha tenido más éxito ha sido la misión Hipparcos (por el astrónomo helenístico Hiparco de Nicea) de la Agencia Espacial Europea, que estuvo en órbita de manera activa entre 1989 y 1993. Entre sus resultados destaca la medición de las posiciones de manera muy precisa de 100,000 estrellas, incluyendo sus distancias. Además produjo un segundo catálogo, denominado Tycho, en honor del astrónomo Tycho Brahe, con medidas menos precisas para otro millón de estrellas.

Diagrama Hertzsprung-Russell con datos precisos tomados con el satélite Hipparcos, que muestra la relación entre la luminosidad y la temperatura efectiva, que dependen de la masa y la edad de la estrella. Incluye 4902 estrellas aisladas con medidas muy precisas de sus distancias indiciduales. Se puede encontrar una imagen en alta resolución aquí. Crédito ESA.

Los datos de Hiparco han sido esenciales para mejorar los fundamente de la astrofísica en múltiples campos, especialmente en lo que respecta a la evolución estelar. Dos ejemplos se pueden citar. Hipparcos ha producido el diagrama Hertzsprung-Russell (O HR) más preciso y las precisas medidas astrométricas han sido utilizadas para medir las órbitas de distintas binarias visuales, lo que permite estimar las masas de las componentes de manera muy precisa. El diagrama HR, una figura que muestra la luminosidad de una estrella frente a su temperatura superficial (u otras magnitudes relacionadas con éstas) es una herramienta extraordinaria, pues nos permite ver, en un solo vistazo, la evolución de una estrella en función de su masa. Para entenderlo es indispensable el cálculo preciso de las distancias, con objeto de derivar las luminosidades absolutas. Y aquí es donde Hipparcos ha tenido un papel esencial.


Los objetivos de GAIA, que incluyen Física Fundamental, astrofísica estelar, estructura galactica, história de la formación estelar, binarias (incluyendo enanas marrones), exoplanetas y Sistema Solar (crédito ESA/GAIA).  Se puede encontrar una imagen en alta resolución aquí.

La ESA tiene previsto continuar con el éxito de Hipparcos mediante su nuevo satélite astrométrico, denominado Gaia. Esta misión, en fase de desarrollo, será lanzada en el 2011. Gaia proporcionará astrometría (posiciones y paralajes cuando sea posible), fotometría y velocidades radiales para una grandísima muestra de estrellas. De hecho, en el caso de la astrometría, alcanzará hasta magnitud V=20, unos mil millones de estrellas, lo que implica una escala de un megaparsec (frente a los mil pársec de Hipparcos). Además, permitirá definir la escala extragaláctica al proporcionar distancias precisas para diferentes estándares como son las estrellas tipo cefeida. En el campo exoplanetario, obtendrá órbitas precisas correspondientes a sistemas con planetas de hasta una masa de Júpiter, llegando incluso a varias veces la masa de la Tierra para estrellas más cercanas de 10 parsecs. Finalmente, realizará un completo censo de los objetos del Sistema Solar, con millares de asteroides, incluyendo determinaciones precisas de los tamaños y de las masas para algunos de ellos.

Mucho trabajo queda por hacer. Pero, sin lugar a dudas, Gaia cambiará por completo la idea que tenemos de nuestra galaxia y, con ella, de los fundamentos de la Astrofísica.

Simulación que muestra la trayectoria del Sol inducida por la presencia de Júpier, observado desde una distancia de 10 parsecs. Se puede encontrar una imagen en alta resolución aquí.

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