Los antiguos astrónomos tenían razón: Theta Eridani fue realmente 12 veces más brillante durante mil años
Imagen destacada: Imagen del Digitized Sky Survey de Theta Eridani en la constelación de Eridanus. Crédito: STScI/DSS
Durante más de un siglo, los astrónomos asumieron que los antiguos observadores de estrellas se habían equivocado. Tres observadores independientes durante casi mil años catalogaron a la estrella Theta Eridani, también conocida como Acamar, entre las más brillantes del cielo nocturno. Sin embargo, hoy es una modesta estrella de magnitud V=2.9, apenas perceptible entre los miles de puntitos de luz en un cielo despejado. La discrepancia se atribuyó a un error de observación, extinción atmosférica o un error de catalogación.
Un nuevo estudio publicado en arXiv por el investigador independiente Idel Waisberg y Boaz Katz del Instituto Weizmann de Ciencias demuestra que los antiguos tenían razón desde el principio. Theta Eridani era genuinamente unas 12 veces más brillante durante aproximadamente mil años, impulsada por un tipo raro y previamente no reconocido de transitorio estelar: la extracción de energía orbital durante una etapa de envoltura común de larga duración.
La discrepancia de magnitud, de aproximadamente 2.7, es la más alta entre las aproximadamente 1,000 estrellas del Almagesto de Ptolomeo.
El enigma que se negaba a morir
Cuatro registros históricos que abarcan casi 1,600 años situaban a Theta Eridani en magnitud 1, entre las 13 estrellas más brillantes visibles desde el hemisferio norte. Hiparco alrededor del 129 a. C. la describió como una “estrella particularmente brillante” en su Comentario sobre Arato. Ptolomeo en el 137 d. C. la calificó como magnitud 1 en el Almagesto. Al-Sufi en el 964 d. C. confirmó de forma independiente una clasificación de magnitud 1 en El libro de las estrellas fijas. Ulugh Beg en 1437 mantuvo la magnitud sin cambios en su catálogo estelar.
Pero para cuando observadores del hemisferio sur como Frederick de Houtman, Edmond Halley y Nicolas-Louis de La Caille dirigieron sus telescopios hacia Theta Eridani en el siglo XVII, era una estrella de magnitud 3. La estrella se había atenuado por un factor de aproximadamente 12.
Historiadores y astrónomos consideraron tres explicaciones: confusión con la estrella mucho más brillante Achernar (Alpha Eridani), que era invisible en las latitudes de Alejandría y Shiraz; un error tipográfico en los catálogos antiguos; o una sobreestimación sistemática del brillo de las estrellas de baja altitud debido a la extinción atmosférica. El artículo refuta sistemáticamente las tres.
Una estrella sorprendida en plena evolución
Los investigadores utilizaron el Interferómetro del Very Large Telescope (VLTI/PIONIER y VLTI/GRAVITY), los espectrógrafos ESPaDOns y FEROS, y la fotometría TESS para diseccionar la verdadera naturaleza de Theta Eridani. Lo que encontraron fue un sistema estelar triple: una binaria visual donde la estrella primaria, Theta 1 Eridani A, es en sí misma una binaria espectroscópica muy estrecha de dos estrellas casi idénticas.
La binaria interna tiene un período de 4.107704 días, con las dos estrellas separadas por solo 0.083 unidades astronómicas, o menos de una décima parte de la distancia Tierra-Sol. La primaria tiene una masa de aproximadamente 2.3 masas solares y la secundaria alrededor de 2.2 masas solares. Ambas están hinchadas hasta aproximadamente 4 radios solares, llenando alrededor del 80 por ciento de sus lóbulos de Roche.
De manera crítica, la primaria acaba de terminar la quema de hidrógeno en su núcleo y se está expandiendo hasta convertirse en una gigante roja. Esta expansión post-secuencia principal desencadenó la secuencia de eventos que hizo que la estrella fuera tan brillante durante tanto tiempo.
Cómo una estrella se volvió 12 veces más brillante durante 1,000 años
Esta es la secuencia que los investigadores reconstruyeron. La binaria estaba originalmente en una órbita altamente excéntrica (excentricidad aproximadamente 0.6). A medida que la primaria se expandió después de agotar su hidrógeno central, llenó y desbordó su lóbulo de Roche, el límite gravitacional dentro del cual el material permanece ligado a la estrella. En una órbita excéntrica, la transferencia de masa se concentra cerca del periastro, haciéndola dramática y duradera.
A medida que el material fluía de la primaria a la secundaria, la energía orbital se extraía y disipaba en la envoltura circundante. El resultado fue una envoltura común luminosa que engulló ambas estrellas, aumentando drásticamente la luminosidad del sistema. El transitorio duró aproximadamente 1,000 años hasta que la energía orbital se disipó, la binaria se estableció en una órbita más tranquila y menos excéntrica (excentricidad actual 0.105), y Theta Eridani se atenuó hasta su magnitud actual.
Los autores llaman a esto un “transitorio milenario” y señalan que puede ser una fase ubicua pero de corta duración en la evolución de binarias cercanas que ha sido pasada por alto por los estudios modernos precisamente debido a su escala de tiempo milenaria.
Vindicación para Hiparco, Ptolomeo y al-Sufi
El artículo lleva un mensaje más profundo sobre la fiabilidad de los registros astronómicos antiguos. El Almagesto de Ptolomeo es a menudo tratado con escepticismo por los astrónomos modernos, quienes asumen que sus magnitudes son aproximadas o están corruptas. Waisberg y Katz muestran que las observaciones antiguas fueron lo suficientemente precisas como para detectar un cambio de 2.7 magnitudes en una estrella durante dos milenios.
La confirmación independiente de al-Sufi es especialmente significativa porque trabajó 800 años después de Ptolomeo, desde una ubicación diferente y bajo tradiciones culturales distintas. Que ambos observadores registraran la misma anomalía refuerza el argumento de que el brillo era real y no un error de copia.
El descubrimiento también abre una nueva ventana a la física estelar. El “transitorio milenario” impulsado por la extracción de energía orbital durante el desbordamiento del lóbulo de Roche puede explicar otras anomalías históricas de brillo en los registros antiguos. Muchas estrellas en el Almagesto muestran discrepancias de magnitud con sus valores modernos que podrían deberse a procesos similares.
Por ahora, la historia de Theta Eridani sirve como recordatorio de que el cielo nocturno no es estático. Una estrella puede brillar durante un milenio, engañar a todos en la Tierra y luego atenuarse de nuevo hasta el olvido, dejando solo un enigma para que los futuros astrónomos lo resuelvan.