Las variables estrellas de John, Henrietta y Edwin

Por Vicente Hernández Hernández

Las estrellas son los faros de la noche. Desde ellas nos llegan sus fotones (luz) con toda de la información que podemos obtener de nuestro Universo. La luz de las estrellas nos marca su distancia, nos dice cómo es su composición química, su edad, su tamaño, su temperatura, etc. Todo, absolutamente todo lo que conocemos de las estrellas es gracias a la luz que nos llega de ellas.

Como todas la ciencias, la Astronomía tiene problemas fundamentales que al ser solucionados responden directa e indirectamente otros muchos problemas. Conocer la distancia a las estrellas y otros objetos celestes, dentro y fuera de nuestra galaxia, es uno de los problemas fundamentales para la Astronomía.

De hecho, conocer con certeza las distancias astronómicas es tan importante que muchos instrumentos, entre ellos el Telescopio Espacial Hubble, fueron construidos con la intención de responder a la pregunta de las distancias extragalácticas.

Existen diversas maneras para calcular distancias y el método de las Cefeidas es uno de los más interesantes que se han desarrollado.

En el Universo existen estrellas que periódicamente cambian su brillo debido a procesos internos, procesos nucleares, hidrostáticos, etc. Las Cefeidas son de este tipo de estrellas.

Era 1786 cuando John Goodicke, astrónomo inglés, detectó por primera vez la variación del brillo de la estrella delta Cephei, esto es, la cuarta estrella más brillante de la constelación de Cefeo. Existen varios tipo de estrellas variables y las del tipo delta Cephei -las Cefeidas- las encontramos en varias constelaciones, principalmente las que están sobre la figura de la Vía Láctea -el disco de la galaxia-, precisamente donde las regiones de formación estelar producen miles de estrellas constantemente.

En 1908 la estadounidense Henrietta Swan Leavitt se encontraba estudiando estrellas variables de la Pequeña Nube de Magallanes -una galaxia muy joven en donde actualmente nacen muchas estrellas-. De las casi 12,000 estrellas que observó, encontró que unas 16 presentaban la variabilidad en brillo característica de delta Cephei. Henrietta además encontró que cuantos más largos eran sus ciclos -de máximo a máximo, por ejemplo-, más brillantes eran las estrellas. Por ejemplo, las que cambiaban su luz cada cinco días eran más brillantes que las de que lo hacían en uno.

Trabajando por cuatro años más, obtuvo mejores datos de sus estrellas variables y descubrió que había una relación lineal entre la duración del ciclo y el brillo de las estrellas.

Esta es la llamada relación periodo-luminosidad. Leavitt encontró que si calculamos el logaritmo base 10 del periodo y lo graficamos contra el brillo, obtenemos casi una línea recta. Esto nos permite de manera muy simple encontrar la distancia a esas estrellas usando periodo y brillo -esto último se hace con el módulo de distancia, del que hablaremos en otra ocasión-.

Por ejemplo, si podemos medir la luz que nos llega de un foco de 100 Watts colocado a 1 metro, podemos calcular cuanta luz nos llegaría si lo colocamos a 10, 50 o 100 metros. De manera que con solo medir la luz de otro foco podemos estimar su distancia, siempre y cuando el otro que midamos también sea de 100 Watts.

Lo interesante de las Cefeidas es que la simple -pero precisa- observación del tiempo que tienen los cambios en el brillo nos da la magnitud de ese brillo y esto la distancia. Ahora, si consideramos que las Cefeidas son parte de otros objetos como cúmulos de estrellas, nebulosas y galaxias, entonces podemos estimar la distancia hacia estos objetos también. En esto reside la importancia de las Cefeidas: nos ayudan a calcular su distancia y la de otros objetos en el Universo cercano.

Por otro lado, las Cefeidas son intrínsecamente muy brillantes lo que nos permite observarlas desde muy lejos. Sin embargo, una desventaja es que las encontramos en lugares con mucho gas y polvo obstruyendo su visibilidad.

Solo por dar un ejemplo de lo importante que son las Cefeidas en la Astronomía, diremos que a principios del siglo pasado, algunos científicos pensaban que nuestra galaxia era única y enorme. Ellos creían que las otras galaxias, a las que llamaban "nebulosas espirales", eran pequeñas nubes de gas rodeando nuestra "Gran Vía Láctea". Galaxias como Andrómeda (M31), se pensaba median algunas decenas de veces el tamaño de nuestro sistema solar y eran ubicadas dentro de nuestra Galaxia.

Sin embargo, en 1923, Edwin Hubble descubrió que M31 contenía entre sus millones de estrellas algunas Cefeidas y otras con comportamiento similar. Con esto midió el periodo, calculó el brillo y finalmente la distancia. Este fue uno de los descubrimientos más importantes para la Astronomía moderna: Nuestra galaxia es solo una entre millones, cada una ubicada a distancias tan grandes, que viajar hasta ellas nos tomaría cientos de millones de años viajando a la velocidad de la luz.

Es por esto que el estudio de las estrellas Cefeidas fue y es actualmente tan importante para la Astronomía. Ellas y su luz nos permiten conocer el tamaño de una parte de nuestro Cosmos y dieron a la ciencia uno de los mayores logros que ha tenido: medir distancias dentro de nuestro Universo.

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