viernes, 6 de mayo de 2011

Algol, la estrella endemoniada. (parte 1 de 2)

Algol, la segunda estrella más brillante de la constelación de Perseo es una de las estrellas eclipsantes más conocidas por los astrónomos, y una de las primeras en ser catalogadas por su variabilidad de brillo. En este post intentaremos acercarnos a la naturaleza de esta estrella para adquirir más conocimientos sobre ella y sobre las estrellas dobles catalogadas como de tipo Algol.
La magnitud de Algol oscila regularmente entre 2.3 y 3.5 con un periodo de 2 días, 20 h y 49 min. La variabilidad de Algol fue registrada por primera vez en 1669 por Geminiano Montanari, aunque ya era conocida desde la antigüedad. Algol significa "la cabeza del demonio" o "estrella endemoniada". Probablemente, su nombre se debe al comportamiento que observaron en ella los antiguos astrónomos. En épocas pasadas se consideraba que los cielos eran inmutables por lo que la variabilidad de una estrella sólo podía ser obra del Diablo. En la constelación Perseo, representa el ojo de la gorgona Medusa, el ser al que el héroe decapitó en la famosa historia mitológica.
Algol es un sistema estelar triple: la pareja binaria eclipsante está separada por solo 0,062 UA, mientras que la tercera estrella (Algol C) se encuentra a una distancia media de 2,69 UA del par y su período orbital es de 681 días (1,68 años). La masa total del sistema es aproximadamente de 5,8 masas solares y la relación de masas entre A, B y C es 4,5: 1: 2.

Curva de brillo de Algol.

A finales del siglo XVIII el astrónomo aficionado inglés John Goodricke notó que el brillo de Algol varía regularmente en un periodo de 20 horas y 49 minutos. Para caracterizar el periodo de una estrella introducimos en concepto de fase: la fase en un tiempo expresado en fracciones de periodo P. La fase se calcula tomando cierto instante como instante inicial y asignándole una fase igual a cero. Normalmente coincide con el mínimo brillo de la estrella. Después se registra el tiempo de observación, se le resta el instante inicial, y se divide el resultado por el periodo. El resto de la división es la fase.


El brillo de una estrella variable se calcula respecto al brillo constante de una estrella que se encuentre en sus proximidades. El gráfico del brillo de una estrella, en función de sus fases, se denomina, curva de brillo.
La curva de brillo de Algol, calculada por Goodricke tenía dos mínimos en un mismo periodo: el mínimo principal, o primario, en la fase cero; y el mínimo secundario en la fase 0,5.
Para comprender esta curva Goodricke dedujo que Algol era en realidad un sistema binario donde las componentes se escondían una tras la otra, respecto a nuestra línea de visión, en su periodo orbital de 2,9 días. Entonces surgió la duda de por qué un mínimo era más pronunciado que el otro.


Fuera del eclipse vemos a las estrellas al mismo tiempo. Entonces el brillo que percibimos es la suma del brillo de ambas estrellas. Cuando una estrella oculta a la otra, el brillo disminuye en proporción a la que irradia el área de estrella eclipsada. Para calcular la cantidad de energía irradiada por la parte cubierta de la superficie de la estrella, se debe multiplicar la energía que irradia la unidad de superficie, por el área de esta superficie. De aquí podemos deducir que la diferencia entre la profundidad de los mínimos se debe a la diferencia de la energía irradiada por unidad de superficie de las estrellas. Es decir, en la fase cero la estrella eclipsada es la más brillante, y por ello la más caliente.
Variable tipo Algol.
Las curvas tipo Algol son muy comunes entre las estrellas variables. De hecho a este tipo de variables se les denomina "variables tipo Algol" ya que fue esta estrella la primera de esta clase estudiada. Estas curvas se caracterizan por la presencia de dos mínimos separados por intervalos de brillo casi constantes. ¿Y por qué casi constante? Por el efecto de reflexión.
Sería lógico pensar que si entre los dos eclipse vemos a las dos estrellas en su totalidad, y si el brillo del sistema es la suma del brillo de las estrellas, entonces, los intervalos deberían ser constantes. Pero en una curva de brillo se observa que después del mínimo primario, el brillo del sistema aumenta gradualmente al acercarse a la fase 0,5, y de no existir el eclipse secundario, tendríamos aquí un máximo. El aumento de brillo se explica mediante el fenómeno de reflexión. Teniendo en cuenta que una estrella de Algol es más caliente que la otra, esto produce que la estrella más caliente ilumine un lado de la estrella más fría, y por ello, el lado de la estrella fría que mira a la más caliente aumenta de temperatura y consecuentemente de brillo. En realidad no ocurre una reflexión de luz, sin una reemisión en la que la estrella más fría actúa como si fuera un espejo, reflejando la luz de la estrella más caliente.
Curva de luz de Algol
El efecto de reflexión depende de la fase. En la fase cero, la estrella fría eclipsa a la caliente, lo que implica que vemos la parte más fría de la estrella menos brillante. A medida que transcurre la revolución orbita, es decir, a medida que aumenta la fase, vemos una parte cada vez mayor del lado alumbrado de esta estrella. De esta forma, el brillo total del sistema aumenta lentamente, mostrándonos su lado más caliente la estrella fría en la fase 0,5. Posteriormente el brillo del sistema disminuye simétricamente hasta llegar a la fase 1. El el sistema Algol el efecto de reflexión representa un papel muy pequeños, pero en otros sistemas, la única variación de brillo que vemos, se debe a este fenómeno ya que las estrellas, desde nuestro punto de vista, no se eclipsan mútuamente.
Pero regresemos al análisis de la curva de luz de Algol. La curva de brillo permite hallar el periodo del sistema y los radios relativos de las estrellas. Durante un periodo la estrella recorre una distancia 2pia. Como ya conocemos el periodo podemos hallar qué parte de la longitud total de la órbita recorre la estrella durante el eclipse.

2 comentarios:

  1. Buenas!. Me ha gustao el artículo ;) , sobre todo lo del fenómeno de "reflexión", que no lo había escuchado nunca, qué curioso!... . Aguur!

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  2. Hola!

    Fascinante post! Desconocía la peculiaridad en el curva de Algol y el efecto de reflexión!
    Ya impaciente por leer la segunda parte.
    Saludos,

    Fran

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