Desde el año 2016, el proyecto Southern Photometric Local Universe Survey (S-Plus) se dedica a mapear la mitad del cielo del hemisferio sur. La realización de esta tarea está a cargo del T80S, un pequeño telescopio robótico brasileño que se encuentra instalado en el Observatorio Interamericano de Cerro Tololo, en los Andes chilenos. El diámetro de su espejo principal es de tan solo 83 centímetros. En las noches con buenas condiciones de observación, el T80S, que posee un amplio campo de visión, se aboca a escudriñar el firmamento austral. Alrededor de un 80 % del área de observación proyectada en el marco del S-Plus ya ha sido cartografiada. Se han obtenido registros de aproximadamente 111 millones de cuerpos celestes, entre ellos galaxias, estrellas y asteroides. En medio de semejante cantidad de objetos, cada tanto surgen hallazgos sorprendentes.
Tal es el caso del que figura en un artículo publicado en febrero de este año en la revista científica Astrophysical Journal Letters (ApJL), coordinado por un grupo de científicos brasileños. El estudio dio a conocer 10 nuevos sistemas binarios, compuestos por dos estrellas y clasificados como variables cataclísmicas. Estos pares de estrellas desconocidas fueron identificados mediante el empleo de una técnica alternativa, ideada por los investigadores y basada en las características del T80S.
“Al encontrar sistemas no identificados en mapeos anteriores, estamos potenciando el descubrimiento de lo que se conoce como variables cataclísmicas exóticas”, comenta el astrofísico Raimundo Lopes de Oliveira, de la Universidad Federal de Sergipe (UFS), autor principal del estudio. “Tan solo se conocen unos pocos ejemplos de estos sistemas atípicos. Pero, según los modelos teóricos, deberían representar la mayoría de los sistemas”.
Para estar seguros de que se trataba de variables cataclísmicas y poder validar la nueva metodología, Lopes de Oliveira y sus colegas coautores del artículo llevaron a cabo un proyecto piloto. Tras haber identificado a las 10 nuevas posibles variables cataclísmicas basándose en los datos proporcionados por el S-Plus, confirmaron el estatus de estos sistemas mediante observaciones realizadas en el telescopio Gemini Sur, situado en Cerro Pachón (también en Chile), y en el telescopio espacial de rayos X del observatorio espacial Swift, de la Nasa, la agencia espacial estadounidense.
Las variables cataclísmicas son sistemas que están constituidos por dos estrellas muy cercanas entre sí. La distancia entre ellas varía con el paso del tiempo, pero tiende a ser similar a la que separa la Tierra de la Luna, es decir, unos 380.000 kilómetros. Una de ellas siempre es una enana blanca, tal como se denomina a una estrella moribunda extremadamente densa y compacta, que se encuentra en su fase evolutiva final. La otra, la estrella compañera, por lo general es una estrella común, similar al Sol. Su proximidad entre sí induce una pérdida de materia de la estrella compañera, que posteriormente es capturada por la enana blanca. Este intercambio de materia provoca intensas emisiones de radiación y, en ocasiones, conduce a la formación de un disco de acreción en torno a la enana blanca. Estos sistemas exhiben pronunciadas variaciones de brillo en el transcurso del tiempo, con intensas erupciones ocasionales.
Estos objetos no pueden detectarse a partir de una sola imagen del cielo. Ambas estrellas se encuentran tan cerca la una de la otra que no pueden distinguirse. El brillo de una se superpone al de la otra. Se ven como si fueran un solo objeto en medio de la oscuridad estelar. Nada que las diferencie mucho de otras estrellas. Ni siquiera la oscilación del brillo prevista para las variables cataclísmicas es una pista muy fácil de obtener. Al fin y al cabo, no se sabe en qué punto del cielo se encuentran estos sistemas binarios, ni cuándo, con qué intensidad ni durante cuánto tiempo variará su brillo.
El enfoque más tradicional adoptado para identificar este tipo de sistemas binarios se basa en la detección de la fluctuación del brillo, normalmente en el espectro óptico (la luz visible), y en la detección de las emisiones de rayos X. La técnica de espectroscopía, que descompone la luz captada, es importante para estos estudios. Pero solo permite la observación de uno o de pocos objetos a la vez y únicamente los más brillantes. Es por ello que se trata de una tarea que insume mucho tiempo y, en consecuencia, dinero.
Pero merced a una característica que presenta la cámara instalada en el T80S, Lopes de Oliveira y sus colegas de exploración en el S-Plus pudieron idear un método para buscar variables cataclísmicas que se basa en las observaciones realizadas por el telescopio brasileño. Si bien mapea el cielo austral principalmente en el espectro de la luz visible y en una pequeña parte del infrarrojo y el ultravioleta, la cámara del T80S está equipada con 12 filtros o bandas que pueden considerarse como 12 vistas diferentes de cada región del cielo observada.
Favio FaiferPara efectuar el barrido del cielo y descubrir las estrellas se utilizó el telescopio robótico brasileño instalado en ChileFavio Faifer
Cada filtro representa un color distinto. De este mod, en lugar de generar solamente un registro óptico, producto del aporte de la radiación emitida en todas las frecuencias, el telescopio produce 12 imágenes, una por cada color. Cada imagen indica la cantidad de luz emitida dentro de un rango de longitudes de onda específico. “El S-Plus, con sus observaciones en distintas regiones del espectro electromagnético, nos ofrece una alternativa a la espectroscopía”, dice Lopes de Oliveira.
“Es el único mapeo del hemisferio sur que cuenta con una cámara equipada con este sistema de bandas”, dice la astrofísica Cláudia Mendes de Oliveira, del Instituto de Astronomía, Geofísica y Ciencias Atmosféricas de la Universidad de São Paulo (IAG-USP), una de las coautoras del artículo en ApJL. Aparte de coordinar el estudio S-Plus, la investigadora fue la responsable principal de la concepción y la instalación del T80S en Chile, un proyecto financiado por la FAPESP.
Las imágenes multicolores del S-Plus permiten confeccionar un gráfico que indica la intensidad de la luz de cada zona espectral observada por el T80S. Con base en estudios anteriores sobre variables cataclísmicas, los investigadores comprobaron que, en los datos producidos por la exploración, este tipo de sistema binario tiende a generar un gráfico en forma de V. Hay un exceso de emisiones en las tonalidades azules, una disminución en las de longitudes de onda más amplias y otra emisión acentuada en las regiones rojizas.
“Pudimos observar la manifestación de la luz azulada, procedente de la enana blanca y de las líneas espectrales que emanan de la materia que está capturando, y también la de la emisión rojiza, proveniente de la estrella compañera, más fría”, comenta la astrofísica Amanda de Araújo, quien realiza su doctorado en la UFS bajo la dirección de Lopes de Oliveira y es la autora del nuevo estudio.
Para la astrofísica brasileña Ingrid Pelisoli, de la Universidad de Warwick, en el Reino Unido, la técnica propuesta para encontrar variables cataclísmicas a partir de los datos del sondeo S-Plus es muy interesante. “El método propuesto es muy ingenioso”, dice Pelisoli, quien también estudia los sistemas binarios, pero no participó en el trabajo con los datos del S-Plus. “Es un planteo intermedio entre la espectroscopía y la fotometría que normalmente se usa para hacer la caracterización inicial de las estrellas”. En los mapeos fotométricos clásicos, la luz de un objeto es captada por unos pocos filtros, pero no con las 12 bandas del S-Plus.
Con base en las firmas espectrales típicas de las variables cataclísmicas, los investigadores del S-Plus esperan crear un proceso automatizado, quizá con ayuda de la inteligencia artificial, que rastree por su cuenta este tipo de sistemas binarios entre los millones de objetos celestes divisados por la exploración. Si todo marcha como está previsto, el mapeo brasileño seguirá descubriendo nuevas parejas de estrellas explosivas.
Este artículo salió publicado con el título “Un banquete estelar” en la edición impresa n° 349 de marzo de 2025.
Proyecto
Identificación de Emisores H-Alpha aplicando S-PLUS (nº 20/00457-4); Modalidad Ayuda de Investigación – Investigador Visitante – Brasil; Investigador responsable Claudia Mendes de Oliveira (USP); Becario Raimundo Lopes de Oliveira (UFS); Inversión R$ 39.187,38.
Artículo científico
OLIVEIRA, R. L. et al. The S-PLUS 12-band Photometry as a powerful tool for discovery and classification: Ten C-cataclysmic variables in a proof-of-concept study. The Astrophysical Journal Letters. 21 feb. 2025.
