Algunas estrellas tienen más masa y brillo de los que les correspondería por su edad

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 (Chile) y el Telescopio Espacial Hubble de NASA/ESA, revela que ocurre lo mismo con los cúmulos de estrellas.

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 han utilizado 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 de hoy 20 de diciembre de 2012.

“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.

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, y su alta masa y brillo son las propiedades que han dado fundamento a este estudio.

Sedimentación

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 procesos, mientras que su brillo las hace relativamente fáciles de observar.

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. 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.

Diferencias entre cúmulos

“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”.

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. Sin embargo, hasta ahora se desconocía la tasa de este fenómeno. Este estudio proporciona la primera evidencia empírica de a qué velocidad envejecen diferentes cúmulos.

Referencia bibliográfica:

F. R. Ferraro, B. Lanzoni, E. Dalessandro, G. Beccari, M. Pasquato, P. Miocchi, R. T. Rood, S. Sigurdsson, A. Sills, E. Vesperini, M. Mapelli, R. Contreras, N. Sanna, A. Mucciarelli. Dynamical age differences among coeval star clusters as revealed by blue stragglers. Nature, 2012; 492 (7429): 393 DOI: 10.1038/nature11686