El cúmulo globular NGC 6388 observado por el
Observatorio Europeo Austral
Algunas personas, con 90 años,
están en plena forma, mientras que otras están muy desmejoradas antes de llegar
a los 50. Sabemos que el ritmo de envejecimiento está indirectamente
relacionado con la edad real — y puede tener más que ver con su estilo de vida.
Un nuevo estudio que ha utilizado el telescopio MPG/ESO de 2,2 metros en el
Observatorio La Silla
de ESO y el Telescopio Espacial Hubble de NASA/ESA, revela que ocurre lo mismo
con los cúmulos de estrellas.
El cúmulo globular NGC 6388 observado por el Telescopio Espacial Hubble de NASA/ESA
Los cúmulos globulares son conjuntos esféricos de estrellas, muy unidas
entre ellas por su gravedad mutua. Hay unos 150 cúmulos globulares en la Vía Láctea , reliquias
de los primeros tiempos del universo, con edades típicas de 12 – 13 mil
millones de años (el Big Bang tuvo lugar hace 13.700 millones de años), y que
contienen muchas de las estrellas más viejas de nuestra galaxia.
Pero,
pese a que se trata de estrellas viejas y cúmulos que se formaron en el pasado
distante, astrónomos que utilizaron el telescopio MPG/ESO de 2,2 metros y el
Telescopio Espacial Hubble de NASA/ESA, han descubierto que algunos de estos
cúmulos permanecen con un espíritu joven. Esta investigación se presenta en el
número de la revista Nature del
20 de diciembre de 2012 bajo el título: “Diferencias
de edad dinámicas entre cúmulos de estrellas coetáneas reveladas por azules
rezagadas” [“Dynamical age differences
amongst coeval star clusters as revealed by blue stragglers”], por
F. R. Ferraro et al.
“Pese a que todos estos cúmulos se formaron hace miles
de millones de años”, indica Francesco Ferraro (Universidad
de Bolonia, Italia), investigador principal del equipo que ha hecho el
descubrimiento, “nos preguntábamos si algunas
podían envejecer más rápido o de forma más lenta que otras. Estudiando la
distribución de un tipo de estrellas azules existentes en los cúmulos,
descubrimos que, de hecho, algunos cúmulos habían evolucionado mucho más rápido
a lo largo de sus vidas, y desarrollamos una manera de clasificar este
envejecimiento”.
Los cúmulos estelares se
forman en un corto periodo de tiempo, lo cual significa que todas las estrellas
en su interior tienden a tener aproximadamente la misma edad. Dado que las
estrellas brillantes de mucha masa queman su combustible de forma muy rápida, y
dado que los cúmulos globulares son muy viejos, solo debería haber estrellas de
baja masa brillando en su interior.
El cúmulo globular NGC 6388 observado desde la Tierra y desde el espacio
Sin
embargo, este no parece ser el caso: bajo ciertas circunstancias, las estrellas
pueden recibir un nuevo soplo de vida, obteniendo combustible extra, que las
alimenta de nuevo y las hace brillar considerablemente. Esto puede ocurrir si
una estrella atrae material de otra estrella vecina a medida que dos estrellas
se fusionan, o si colisionan. Las estrellas revigorizadas son denominadas
azules rezagadas, que se les llama así por su color azul y por el hecho de que
su evolución se retrasa con respecto a la de sus vecinas, y su alta masa y
brillo son las propiedades que han dado fundamento a este estudio.
Las
estrellas más pesadas se precipitan hacia el centro del cúmulo a medida que
este envejece, en un proceso similar a la sedimentación. Las elevadas masas de
las azules rezagadas dan a entender que se ven fuertemente afectadas por este
proceso, mientras que su brillo las hace relativamente fáciles de observar.
Las
azules rezagadas son relativamente brillantes y masivas según los estándares de
las estrellas pertenecientes a un cúmulo globular, pero no son las únicas
estrellas de estos cúmulos que son también masivas y brillantes.
Las estrellas gigantes
rojas son más brillantes, pero tienen mucha menos masa, y por tanto no se ven
afectadas por los procesos de sedimentación del mismo modo. (Es fácil
distinguirlas de las azules rezagadas porque su color es muy diferente). Las
estrellas de neutrones, los núcleos extremadamente densos de estrellas mucho
más grandes que nuestro Sol, que explotaron miles de millones de años atrás, en
las primeras etapas de los cúmulos globulares, tienen una masa similar a la de
las rezagadas azules, y se ven afectadas por el proceso de sedimentación,
pero son increíblemente difíciles de observar y, por tanto, no resultan muy
útiles para este estudio. En cambio, las rezagadas azules son las únicas
estrellas del interior de los cúmulos que combinan una gran cantidad de masa
con un elevado brillo.
Para
comprender mejor el envejecimiento de los cúmulos, el equipo localizó la
ubicación de estrellas azules rezagadas en 21 cúmulos globulares, tal y como
puede apreciarse en imágenes obtenidas por el telescopio MPG/ESO de 2,2 metros y el Hubble,
entre otros observatorios. De los 21
cúmulos estudiados en esta investigación, 20 fueron estudiados con el Hubble,
12 con el telescopio MPG/ESO de 2,2 metros , ocho con el telescopio
Canadá-Francia-Hawaii y una con el telescopio Subaru de NAOJ.
El
telescopio espacial Hubble proporcionó imágenes de muy alta resolución de los
atestados centros de 20 de los cúmulos, mientras que las imágenes obtenidas con
instalaciones basadas en tierra ofrecieron una visión más amplia de sus
regiones exteriores, menos abarrotadas.
Analizando los datos
observacionales, el equipo descubrió que unos pocos cúmulos parecían jóvenes,
con estrellas azules rezagadas distribuidas por todo el cúmulo, mientras que un
grupo más numeroso era viejo, con las azules rezagadas agrupadas en el centro.
Un tercer grupo se encontraba en pleno proceso de envejecimiento, con las
estrellas más cercanas al centro migrando hacia el interior en primer lugar,
mientras que las estrellas más alejadas se acercaban progresivamente al centro.
“Dado que estos cúmulos se formaron todos
aproximadamente al mismo tiempo, esto revela grandes diferencias en la
velocidad de evolución de cúmulo a cúmulo”, afirma Barbara Lanzoni
(Universidad de Bolonia, Italia), coautora del estudio. “En el caso de los cúmulos que envejecen rápido,
creemos que el proceso de sedimentación puede completarse en el plazo de unos
cuantos cientos de millones de años, mientras que para los más lentos llevaría varias
veces la edad actual del universo”.
Cúmulos globulares vistos desde el Hubble y desde la Tierra
A
medida que las estrellas más pesadas del cúmulo se precipitan hacia el centro,
el cúmulo puede experimentar un fenómeno llamado colapso central, en el cual el
centro del cúmulo se apiña de un modo extremadamente denso. Los procesos que
llevan hacia este colapso central son bien conocidos, y están relacionados con
el número, la densidad y la velocidad de movimiento de las estrellas. El número de estrellas y sus
densidades dentro de un cúmulo es relativamente fácil de medir, pero no así sus
velocidades. Por este motivo, estudios previos de la evolución de cúmulos
globulares se han basado en modelos teóricos más que en datos empíricos.
Sin
embargo, hasta ahora se desconocía la tasa de este fenómeno. Esta tasa depende, de un modo
complejo, del número de estrellas, su densidad y su velocidad dentro de un
cúmulo. Mientras que las dos primeras cantidades son relativamente fáciles de
medir, no ocurre lo mismo con la velocidad. Por este motivo, estimaciones
previas de la tasa de envejecimiento dinámico de los cúmulos globulares se
basaban solo en argumentos teóricos, mientras que el nuevo método permite una
medida totalmente empírica.
Este
estudio proporciona la primera evidencia empírica de a qué velocidad envejecen
diferentes cúmulos.
Enlace
al vídeo http://youtu.be/ykg9ihm-jiQ
Este vídeo
muestra el movimiento de las estrellas azules
rezagadas en cúmulos globulares a lo largo del tiempo. El nuevo estudio
ha descubierto que no todos los cúmulos globulares evolucionan al mismo tiempo
[hace unos diez mil millones de años]; la distribución estelar en el interior
de algunas de ellas sigue siendo juvenil, con estrellas azules rezagadas
repartidas por todo el cúmulo; otras, han envejecido prematuramente, y todas
las estrellas se encuentran en el centro.
Fuente: ESO
1252es Comunicado científico
Crédito: ESO/NASA/ESA
– L.Calçada, F. Ferraro [University of Bologna]
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