Grupo de Variabilidad Estelar (GVE)

El grupo centra su investigación en las estrellas Delta Scuti o cefeidas enanas, estrellas pulsantes con masas comprendidas entre 1,5 y 2,5 veces la masa del Sol. Estos objetos constituyen laboratorios naturales de gran valor para estudiar los procesos físicos que gobiernan las diferentes estructuras internas (convección, radiación, etc.) y la evolución de estrellas tanto más masivas como menos masivas. Asimismo, el grupo extiende sus estudios a otros tipos de estrellas, incluyendo estrellas de tipo solar, Beta Cephei, enanas rojas, o estrellas compactas.

Los principales objetivos científicos de esta línea de investigación son:

• Caracterizar la extensión y las propiedades de las regiones convectivas y radiativas de las estrellas mediante técnicas de astrosismología, e identificar los mecanismos físicos responsables de su estructura y evolución.
• Comprender cómo los campos magnéticos afectan a las pulsaciones estelares y, por tanto, a la interpretación astrosismológica de la estructura interna de las estrellas.
• Evaluar y contrastar hipótesis alternativas a los modelos clásicos que expliquen las discrepancias existentes entre las frecuencias de pulsación predichas teóricamente y las observadas en estrellas Delta Scuti.

Concepción artística del interior de una estrella de tipo solar (izda) y una de tipo A (dcha), que muestra cómo la primera presenta una amplia región convectiva.

Para ello, el grupo lleva a cabo un trabajo tanto observacional como teórico. Emplea modelos astrosismológicos, que ajusta a partir de datos fotométricos de alta calidad, para inferir las propiedades físicas y estructurales de las estrellas. Mayoritariamente, utiliza datos del telescopio espacial TESS de la NASA, lanzado en 2018 y a cuyo consorcio para el estudio de la astrosismología pertenece, así como datos de archivo de la misión predecesora Kepler K2, también de la NASA. Para complementar, usa datos de la misión CoRoT de la agencia espacial francesa CNES y la Agencia Espacial Europea (ESA) y observaciones terrestres en diferentes longitudes de onda con una cámara CCD instalada en el Observatorio de Sierra Nevada (Granada). En los próximos años, la misión PLATO, en la que están plenamente involucrados y cuyo lanzamiento está previsto para 2027, proporcionará nuevos datos con una precisión sin precedentes.

Las misiones espaciales CoRoT, Kepler, TESS Y PLATO han sido diseñadas para medir variaciones extremadamente pequeñas en el brillo de las estrellas, del orden de unas pocas partes por millón. Estas variaciones pueden estar causadas tanto por las pulsaciones estelares como por el tránsito de planetas frente a sus estrellas anfitrionas. Por ello, dichas misiones combinan de forma natural dos grandes objetivos científicos: el estudio de la estructura interna y la evolución de las estrellas mediante astrosismología y la detección y caracterización de exoplanetas.

La identificación y el análisis de estas señales sutiles, inmersas en enormes conjuntos de datos fotométricos de alta precisión, requieren de técnicas avanzadas de procesamiento y análisis de datos.

En este contexto, el objetivo principal es:

• Desarrollar y aplicar técnicas innovadoras incluyendo aprendizaje automático o inteligencia artificial para optimizar el análisis de millones de observaciones y lograr extraer información que podría pasar desapercibida mediante técnicas clásicas.

Tras coordinar la contribución científica y tecnológica española de la misión CoRoT sus objetivos técnicos actuales giran en torno a la misión PLATO y a la propuesta de misión HAYDN:

• Proporcionar soporte técnico a las Unidades Electrónica Principales (MEU, por sus siglas en inglés) de PLATO, cuyo prototipo y modelo estructural fueron diseñados por el grupo.
• Realizar simulaciones y diseñar prototipos para HAYDN, uno de los diez conceptos de misión propuestos a la convocatoria de clase M (M8) de la ESA tras su selección en la Fase 1.

Una de las dos Unidades Electrónicas Principales (MEUs) de la misión PLATO. El prototipo y el modelo estructural de ambas fue desarrollado por el Grupo de Variabilidad Estelar del IAA.

Para procesar los datos fotométricos capturados por las 24 cámaras ópticas del satélite, PLATO requiere un sistema multicomputador. Este se estructura en dos Unidades Electrónicas Principales (MEUs, por sus siglas en inglés), que funcionan como los “cerebros” encargados de procesar y enviar los datos. Cada una incluye seis unidades de procesamiento de datos (N-DPUs), basadas en un chip avanzado que integra dos procesadores en un solo sistema. Esta arquitectura permite manejar grandes volúmenes de información de forma eficiente y en tiempo real.  Las medidas fotométricas de alta precisión de PLATO, que se lanzará en 2027, servirán para estudiar exoplanetas terrestres y sus estrellas.

Las dos MEUs integradas en el módulo de carga útil de PLATO, para las pruebas finales en el Centro Europeo de Investigación y Tecnología Espacial (ESTEC, ESA) en 2025.

Según la UNESCO, la ciencia abierta es un conjunto de principios y prácticas que pretenden que la investigación científica de todos los campos sea accesible a todo el mundo en beneficio de los científicos y de la sociedad en su conjunto. En particular, que para los datos de investigación se apliquen los principios FAIR (Fáciles de encontrar, Accesibles, Interoperables y Reutilizables).

El Grupo de Variabilidad Estelar aplica la ciencia abierta de manera transversal en todas sus líneas de investigación, en colaboración estrecha con el grupo AMIGA. Destaca su artículo «Quaternionic Transform: A new Light on the Solar Power Spectrum», publicado en Frontiers in Astronomy and Space Sciences en 2022, puesto que es la primera publicación 100% reproducible en astrosismología, es decir, incluye un código abierto con el que cualquiera puede recrear todo el trabajo, incluyendo figuras y resultados, a partir de los datos originales.

Actualmente, esta línea está dedicada, sobre todo, al desarrollo del proyecto de ciencia ciudadana “El Cante de las Estrellas”, en colaboración con el Conservatorio Superior de Música María Eugenia y financiado por la Fundación Descubre, la Sociedad Española de Astronomía (SEA) y la Universidad de Granada. A través de la participación ciudadana, el objetivo es analizar los complejos patrones de oscilación lumínica, mediante la identificación de patrones musicales en datos fotométricos que el grupo ha transformado previamente en sonido mediante técnicas de sonificación. A largo plazo, este método busca complementar los estudios realizados con herramientas tradicionales de procesamiento de datos.