Eclipsing Binary Patrol

Alcance del Proyecto

Una "binaria eclipsante" es un par de estrellas orbitando la una a la otra, orientadas de forma tal que una de las estrellas ocasionalmente bloquea nuestra visión de la otra estrella. En Eclipsing Binary Patrol examinarás datos de la sonda especial de NASA/MIT llamada TESS (Transiting Exoplanets Survey Satellite, por sus siglas en inglés o Satélite de Sondeo de Exoplanetas en Tránsito) y nos ayudaras a develar los misterios de estos sistemas estelares múltiples. Juntos, descubriremos nuevas binarias eclipsantes al revisar los datos para descartar las impostoras -- objetos que oscilan como si fueran binarias eclipsantes pero no lo son.

¿Ya completaste una clasificación en nuestro proyecto? ¡Felicitaciones, ya eres parte de nuestro equipo de científicos voluntarios!

¿Por qué necesitamos a más científicos voluntarios como tú en el proyecto? Los datos de TESS contienen mucha información, pero a los computadoras todavía les resulta muy difícil diferenciar cuando nos muestran fuentes en las que no estamos interesados, como objetos no estelares o ruido de fondo..

Con tu ayuda, podemos separar los buenos candidatos de los malos. También podemos usar éstas estrellas para buscar exoplanetas -- que son planetas que orbitan otras estrellas más allá del Sol.

¿Estás listo para formar parte del algo extraordinario? ¡Siéntete libre de empezar a clasificar ahora! O sigue leyendo más acerca de la ciencia sobre éstos sistemas estelares múltiples y los planetas que las orbitan. Juntos podemos pavimentar el camino hacia nuevos conocimientos sobre estos sistemas binarios, objetos maravillosos que todavía guardan muchas sorpresas incluso luego de cientos de años de estudio.

Curvas de Luz

En Eclipsing Binary Patrol, ayudarás a encontrar nuevas binarias eclipsantes revisando "curvas de luz". "Curva de Luz" es un término elegante usado por los astrónomos para describir un gráfico que muestra el brillo de un objeto luminoso en el cielo en función del tiempo. Vas a ver estos gráficos mencionados muy a menudo en Eclipsing Binary Patrol. Además, revisarás imágenes de pequeñas regiones del cielo que contienen cada una de las fuentes que estamos interesados en investigar.

Estrellas Binarias

Muchos de los puntos de luz que vemos en el cielo nocturno en realidad son estrellas binarias -- sistemas de dos estrellas unidas por la gravedad y orbitando la una a la otra.

¡De hecho, casi la mitad de las estrellas parecidas al Sol son binarias y prácticamente uno de cada diez de estos sistemas son de un orden todavía mayor (llamados sistemas estelares múltiples)! La estrella más cercana al Sol -- Próxima Centauri -- es parte del sistema triple Alfa Centauri. Proxima Centauri se encuentra "solamente" a 4.25 años luz de la Tierra mientras que Alfa Centauri A y B se encuentran ligeramente más lejos a una distancia de 4.35 años luz.

La complejidad de los sistemas estelares múltiples los convierten en herramientas invaluables para estudiar varios aspectos de la astrofísica. Nos ayudan a investigar sobre estructura estelar, su formación y evolución, incluso produciendo fenómenos estelares espectaculares como supernovas, nebulosas planetarias y ondas gravitacionales. Los sistemas estelares múltiples también nos proveen una perspectiva profunda sobre la formación, evolución y habitabilidad de planetas fuera del Sistema Solar, que día tras día gana más interés, no sólo de parte de astrónomos sino del público en general.

Los sistemas estelares múltiples están dispersos por todo el Universo y vienen en una enorme variedad de configuraciones. Por ejemplo, las dos estrellas en un sistema binario pueden estar lo suficientemente separadas como para ser identificadas como puntos de luz separados, a veces incluso con nuestros propios ojos. En otros casos, la separación entre las dos estrellas es tan pequeña que la binariedad del sistema puede ser vista solamente con la ayuda de poderosos telescopios. Puedes encontrar más información sobre los diferentes tipos de estrellas binarias aquí.

Estrellas Binarias Eclipsantes - Eclipsing Binary Stars (EBs)

Las Binarias Eclipsantes (EBs por su siglas en inglés) son un subtipo especial de sistemas binarios, y proveen un cimiento vital -- el llamado "camino real" -- de la astrofísica estelar. Las EBs han sido un objeto de estudios intensos por mucho tiempo que han beneficiado a casi todo los temas dentro de la astronomía. Por ejemplo. Beta Persie -- una eclipsante binaria que es el arquetipo para las variables Algol, y que es visible a simple vista en el hemisferio Norte -- ha sido monitoreada por cientos o tal vez miles de años.

Como ya hemos mencionado, una EB es un sistema en donde una de las estrellas pasa en frente de la otra y periódicamente bloque la luz de la otra. Debido a que ésta alineación especial es rara, cada nueva EB que encontremos puede ser muy valiosa. Aquí estaremos analizando a EBs observadas por la misión TESS de NASA.

¿Existe una forma sencilla de visualizar una eclipsante binaria?

¡Sí, puedes utilizar este simulador de EBs en línea para crear tus propias binarias eclipsantes e investigar sus curvas de luz!

¿Importa si existen diferencias entre los tamaños de las estrellas que se orbitan?

¡Para nada, y a decir verdad, generalmente las dos estrellas en un sistema binario tendrán diferentes tamaños, masas y temperaturas!

Para ayudar a ilustrar los conceptos que hemos estado discutiendo, consideremos el siguiente ejemplo. Imaginen un sistema de dos estrellas que se orbitan la una a la otra en una órbita circular con un periodo de P. También asumamos que una de las estrellas es más grande, más masiva y caliente (la estrella "primaria") y la otra es más pequeña, menos masiva y más fría (la estrella "secundaria"). Para terminar, vemos a este sistema desde el lado, "de canto", de forma tal que produce eclipses.

Si monitoreamos el brillo de este sistema como una función del tiempo (o sea, medimos la curva de luz), veremos eclipses más profundos o "primarios" cuando la estrellas pequeña se mueve en frente de la más grande y bloquea algo de su luz (en la fase orbital 0, o el comienzo del periodo - puedes encontrar más información sobre qué es una fase orbital en el FAQ), y eclipses menos profundos o "secundarios" cuando la estrella pequeña se mueve detrás de la grande y no vemos la luz que emite (en la fase orbital 0.5, la mitad del periodo después del eclipse primario):

Alternativamente, si los dos componentes son idénticos -- binarias "gemelas" -- los eclipses primarios y secundario también serán idénticos:

Puedes usar el simulador de EBs para explorar la enorme diversidad de curvas de luz entre los dos ejemplos descriptos antes.

¿Existen sistema estelares con más de dos estrellas?

Sí, existen sistemas triples (como alfa Centauri), sistemas con cuatro estrellas, cinco estrellas, seis estrellas, y potencialmente incluso sistemas de mayor orden (por ejemplo AR Casiopea).

Lo que es relevante es que a medida de que el número de estrellas aumenta en un sistema en particular, también lo hace su complejidad, al punto que ciertas configuraciones orbitales se vuelven efectivamente imposibles. Debido a esto la arquitectura de un sistema estelar múltiple es jerárquica. Por ejemplo, los sistemas triples a menido tienen una configuración "2+1" en donde una binaria de periodo más corto ("2") tiene una compañera terciaria de periódo más largo ("1"), mientras que los sistemas cuadruples tienden a tener una configuración "2+2", o sea, dos sistemas binarios de periódos más cortos se orbitan entre sí en una orbita más larga. El primer sistema eclipsante séxtuple, TIC 168789840, se compone de tres sistemas binarios distintos en una configuración "2+2+2". En esencia, tenemos aquí un "2+2" cuádruple que tiene un compañero binario distante y que, increíblemente, resulta que todos los componentes son eclipsantes binarias!

¿Qué tiene que ver esto con TESS? ¿TESS no está reuniendo información sobre exoplanetas?

El Satélite de Sondeo de Exoplanetas en Tránsito de NASA (o Transiting Exoplanet Survey Satellite, TESS, por sus siglas en inglés) tiene como misión monitorear el brillo de decenas de millones de estrellas dispersas en todo el cielo. Muchas son estrellas binarias con una pequeña fracción de las mismas alineadas geométricamente para producir eclipses. Incluso si esta fracción es pequeña, los números absolutos todavía son asombrosos, ¡tenemos cientos de miles de EBs que necesitan un análisis detallado!

Aquí en Eclipsing Binary Patrol, estamos analizando detalladamente las curvas de luz de TESS de estas EBs en busca de problemas obvios o sutiles que puedan haber engañado a los métodos automáticos utilizados para detectarlos. El impacto de estos problemas pueden ir desde relativamente menores (por ejemplo, periodo errado por un factor de 2) hasta potencialmente serios (por ejemplo, la estrella objetivo quizás no sea la fuente de los eclipses detectados) o incluso, digamos, catastróficos (o sea, no era una EB para nada). Juntos, podemos asegurarnos de que los objetos que pensamos son EBs, REALMENTE sean buenos condidatos.

¿Existen exoplanetas en sistemas de eclipsantes binarias?

Sí, existen varios planetas descubiertos alrededor de estrellas binarias eclipsantes. La misión TESS ya nos ha ayudado a encontrar a TOI 1338b y TIC 172900988, y donde hay dos, seguramente habrá más. Pero para encontrar los planetas, primero tenemos que encontrar sus respectivas estrellas binarias con las que están emparentados. ¡Y uno de los métodos más sencillos es encontrar a las eclipsantes binarias!

La Ciencia de las Estrellas Eclipsantes Binarias y Exoplanetas

¿Qué es un exoplaneta transitorio?
Un exoplanetas es un planeta orbitando otras estrellas más allá del Sol. Un exoplaneta transitorio es un exoplaneta que periódicamente bloquea una pequeña fracción de la luz de su estrella mientras la orbita.

¿Qué es TESS?
TESS es la más reciente misión de NASA sobre exoplanetas, diseñada para encontrar miles de exoplanetas transitorios. TESS es un telescopio espacial que mide el brillo de millones de objetos luminosos en el cielño, creando un set de datos que es difícil de entender completamente sin la ayuda de científicos ciudadanos. TESS ha estado observando desde 2018, barriendo el cielo a una razón de 30 días por sector, por hemisferio, por año. Puedes ver un mes de observación de TESS aquí. La misión ya ha encontrado miles de candidatos de exoplanetas transitorios -- y se esperan muchos más -- al detectar pequeñas disminuciones en los brillos de las estrellas distantes producidas por planetas que las orbitan bloqueando una pequeña parte de su correspondiente estrella, justo como cuando Venus transita en frente del Sol as seen from Earth. como lo vemos desde la Tierra.

¿TESS es la primer misión de su tipo?
¡No! Existieron otros misiones antes de TESS, como Kepler. Kepler y TESS son similares en su propósito -- encontrar planetas fuera del Sistema Solar -- pero diferentes en su diseño y metas. Por ejemplo, Kepler buscó en una pequela porción del cielo por exoplanetas transitorios durante cuatro años consecutivos (y descubrió más de 4000) con un espejo de 1.4 mts de diámetro, mientras que TESS está buscando en todo el cielo con cuatro espejos de 10.5 cm observando una sección en particular del cielo durante un mes antes de moverse a otra sección. El tamaño más pequeño de sus espejos hace nuestra búsqueda más difícil ya que introduce de forma más adversa un efecto conocido como "confusión de fuentes" (descripta abajo).

Después de que dos de los giroscopios del telescopio espacial Kepler fallaron, fue reconfigurado para una nueva misión, llamada "K2" que buscó en una parte diferente del cielo. Los científicos ciudadanos de los proyectos Planet Hunters project y Exoplanet Explorers project han ayudado a revisar la información de ambas misiones de NASA, Kepler y K2, y han descubierto docenas de nuevos exoplanetas, incluyendo objetos raros e intrigantes como un planeta con cuatro soles en el cielo, o la estrella Boyajian / Tabby.

En nuestro proyecto hermano Planet Patrol, científicos ciudadanos investigaron miles de candidatos a planetas de TESS en diferentes catálogos, identificaron cientos de impostores, y ayudaron a refinar el flujo de trabajo para su análisis.

¿Qué es "confusión de fuentes"?
Uno de los problemas más comunes asociados con las observaciones astronómicas es el llamado efecto de "confusión de fuentes". Probablemente hayas notado este efecto cuando estás en el camino de noche. Cuando se encuentran muy lejos, un auto que se acerca puede parecer como una sola fuente de luz, no puedes diferenciar ambos faros. Para resolver ambos como fuentes de luz separadas necesitas o esperar que el auto se acerque lo suficiente o tener ojos muchos más grandes.

De forma similar, cuando tenemos múltiples estrellas (o galaxias) cercanas entre sí en el cielo, puede ser difícil diferenciarlas en las imágenes de los telescopios y una fuente puede ser fácilmente confundida con otra. A más pequeño el espejo del telescopio, peor el problema. Esta confusión es una gran fuente de ruido para TESS, y una de las mayores razones por la que necesitamos la ayuda de científicos ciudadanos para descifrar los datos de TESS.

Aquí vemos un ejemplo de confusión de fuentes, tenemos dos imágenes de la misma estrella (KOI-258) pero tomada con dos telescopios distintos -- uno con un espejo de 1.4 mts de diámetro (Kepler) y otro con un espejo de 6.5 mts (MMT). ¡Lo que Kepler ve como una sola estrella (izquierda) son en realidad tres estrellas!

Considera este escenario: si solamente tuviéramos la imagen de la izquierda y notáramos que el brillo de la "estrella" objetivo cambia periódicamente, ¡podría implicar un potencial planeta transitorio! Sin embargo, con la información adicional proporcionada en la imagen de la derecha, tenemos que determinar cual de las tres estrellas está generando esas fluctuaciones en el brillo. ¿Es un pequeño planeta, orbitando una estrella brillante, como sugiera la imagen de la izquierda? ¿O podría ser una estrella binaria eclipsante acechando en el fondo, como implica la imagen de la derecha? Alternativamente, ¿podría ser algo completamente distinto?

En el caso de KOI-258, resulta que el objetivo es una realidad una binaria eclipsante, no una estrella alojando un planeta transitorio.

Ahora, imagina apuntar el telescopio de 10.5 cm de TESS a KOI-258. ¡Nos encontraríamos con un verdadero reto, intentando resolver qué es qué entre el caos cósmico!. En Eclipsing Binary Patrol, nos enfrentaremos a este reto juntos.

¿Quieres aprender más? ¡Tenemos mucha más información en nuestra práctica página de Preguntas Frecuentes!