Una cefeida es una estrella que respira: se expande y se contrae con un período de varios días, y junto con el tamaño cambia su brillo. Los astrónomos usan desde hace tiempo esta relación para medir distancias en el universo, pero normalmente necesitan dos tipos de observaciones: fotometría (cómo cambia el brillo) y espectroscopía (cómo se mueve la superficie de la estrella). Los espectrógrafos son caros y requieren mucho tiempo, por lo que para cefeidas lejanas en otras galaxias a menudo solo se dispone del brillo.
La fotometría proporciona la curva de luz: un gráfico que muestra cómo la estrella se vuelve más brillante y más tenue. La espectroscopía proporciona la curva de velocidades radiales (RV): un gráfico que muestra a qué velocidad la superficie de la estrella se acerca o se aleja de nosotros. Ambas curvas reflejan el mismo movimiento pulsacional, pero están relacionadas de manera compleja. Los autores del trabajo encontraron que la forma de estas curvas está relacionada a través de relaciones simples que dependen del período de pulsación. Analizaron 81 cefeidas de período corto (período de hasta 8 días) con datos de alta calidad y descubrieron que las relaciones de amplitudes de los armónicos de Fourier, como R21(RV)/R21(LC), se correlacionan estrechamente con el período.
Usando estas correlaciones, se puede reconstruir la curva de velocidades radiales a partir de la curva de luz con una precisión de aproximadamente 0.60 km/s. Para estrellas individuales, la integral de la curva reconstruida (es decir, el cambio de radio durante un ciclo) coincide con la real con una precisión mejor que el 1% y una dispersión del 4.16%. Esto abre el camino a un método puramente fotométrico para determinar distancias: si a partir del brillo se conocen tanto la velocidad como el período, se puede calcular el radio de la estrella y su luminosidad, y por tanto, la distancia. Esto es especialmente valioso para futuros sondeos del cielo, como el del telescopio Vera Rubin, que obtendrá curvas de luz de millones de cefeidas en otras galaxias.
Este enfoque recuerda a determinar la velocidad de un automóvil por el sonido del motor: sin ver el velocímetro, por el tono y el volumen se puede saber a qué velocidad va y a qué distancia está. Los astrónomos ahora pueden estimar distancias a cefeidas en galaxias lejanas usando solo su centelleo, sin espectrógrafos caros.
Las cefeidas pulsan porque el helio en sus capas externas se ioniza y se recombina periódicamente, cambiando la opacidad de la estrella y haciendo que "respire".