Diari de recerca | Tecnologia i enginyeria

Sabíeu que, fins i tot observant amb els telescopis més grans, pràcticament totes les estelles del cel continuen veient-se com a punts? I llavors, com pot ser que els astrònoms sàpiguen tantes coses sobre les seves propietats? El títol d’aquest missatge dóna resposta a aquesta darrera pregunta: la clau del problema és observar les estrelles amb diferents filtres de colors!

El color de les estrelles

El color que té una estrella dóna molta informació sobre ella. A començaments del segle XX, els astrònoms Ejnar Hertzsprung i Henry Norris Russell van crear el que es va anomenar diagrama  H-R, que va ser clau per entendre l’evolució estel·lar; és a dir, la vida de les estrelles. En aquest diagrama es representa en l’eix vertical la lluminositat intrínseca de l’estrella, i en l’eix horitzontal el seu color (obtingut com la resta de la seva brillantor en dos filtres de colors diferents). En el cas de l’eix horitzontal, molt freqüentment es fa servir també l’anomenat tipus espectral, que classifica les estrelles en diferents categories (O, B, A, F, G, K, M), en funció del seu color i característiques espectrals (O per les més blaves, M per les més vermelles). D’aquesta manera, es va comprovar que les estrelles s’agrupaven en regions molt concretes del diagrama. La major part de les estrelles se situaven en una franja que creuava el diagrama en diagonal (l’anomenada seqüència principal). Hi havia una altra fracció important d’estrelles que se situaven en una franja que sortia perpendicular a l’anterior (posteriorment anomenada la branca de les gegants). Altres grups menys importants d’estrelles es distribuïen per altres regions del diagrama H-R.

La gran densitat observada a la seqüència principal mostra que és en aquesta regió del diagrama on les estrelles passen la major part de la seva vida; en concret, les estrelles se situen en aquesta regió mentre estan cremant hidrogen al seu nucli de manera estable. Per exemple, el Sol hi passarà uns 10.000 milions d’anys a la seqüència principal, abans d’esgotar l’hidrogen al seu nucli. Quan això succeeixi, el Sol es començarà a desplaçar pel diagrama H-R, i es dirigirà cap a la regió de les gegants. Per tant, augmentarà la seva lluminositat i es farà més vermell, convertint-se en una gegant vermella. Finalment, el Sol es desprendrà de les seves capes més externes, i només quedarà un nucli brillant de color blanc, que s’anirà apagant a poc a poc com una estrella nana blanca durant molts milers de milions d’anys. Ja veiem, doncs, que el color de les estrelles pot donar molta informació de l’estat evolutiu (moment de la seva vida) d’una estrella!

Sistemes fotomètrics i calibratges

Per estandarditzar les observacions, poder comparar-les entre elles i extreure’n resultats, els astrònoms han desenvolupat al llarg dels darrers decennis un seguit de sistemes fotomètrics, el més conegut dels quals és el sistema de Johnson-Cousins. Aquest sistema té un total de 5 filtres de colors, anomenats U (ultraviolat), B (blau), V (visual), R (vermell) i I (infraroig). Com varem veure al missatge 4, el Telescopi Joan Oró de l’Observatori Astronòmic del Montsec està dotat d’aquests filtres. Quan observem una estrella amb un d’aquests filtres, només estem detectant la llum que ens arriba dins d’un determinat rang de longituds d’ona.

Durant els darrers anys, els astrònoms han obtingut calibratges fotomètrics que permeten derivar les propietats físiques d’una estrella a partir d’observacions en els diferents filtres de colors. És a dir, podem calcular el radi, la massa o la temperatura d’una estrella (que veiem com un punt!) a partir d’observacions en diferents filtres de colors. Per exemple, si tornem a mirar el diagrama H-R, se sap que les estrelles més blanques (a l’extrem esquerre del diagrama) són les més calentes, mentre que les estrelles més vermelles (extrem dret) són les més fredes. Per altra banda, si ens movem al llarg de la seqüència principal, el radi d’una estrella va augmentant segons ens dirigim a la regió blava d’estrelles amb alta lluminositat.

Per les galàxies, els colors també donen informació

Però què succeeix quan observem galàxies en lloc d’estrelles? Doncs en aquest cas també l’observació en diferents filtres de colors ens dóna molta informació. S’ha comprovat que si es dibuixa un diagrama equivalent a l’H-R, però per galàxies, aquestes també s’agrupen en diferents regions: la seqüència vermella, la vall verda i el núvol blau. La primera inclou la major part de les galàxies vermelles, normalment galàxies el·líptiques. El núvol blau està format per la major part de les galàxies blaves, generalment galàxies espirals com la Via Làctia. En canvi, la vall verda és una regió de baixa densitat de galàxies on es concentren les poc nombroses galàxies espirals vermelles. No obstant, hem de destacar que, al contrari que en el cas del diagrama H-R per estrelles, aquest diagrama color-magnitud per galàxies no determina completament les propietats d’una galàxia a partir de només la seva posició sobre el diagrama, encara que sí que dóna informació molt interessant.

Fins ben aviat.

L’Equip científic