Messier 30, cúmulo globular.

Vampiros y colisiones rejuvenecen las estrellas.

Imagen de la Cámara avanzada de Sondeos (ACS) de Hubble.

Utilizando el telescopio espacial Hubble de la NASA/ESA, los astrónomos han descubierto dos tipos distintos de estrellas "rejuvenecidas" en el cúmulo globular Messier 30. Un nuevo estudio muestra que tanto las colisiones estelares como un proceso a veces llamado vampirismo están detrás de este "lifting facial" cósmico. Los científicos también descubren evidencias de que ambos tipos de rezagados azules fueron producidos durante un evento dinámico crítico (conocido como "colapso del núcleo") que ocurrió en Messier 30 hace unos miles de millones de años.

Las estrellas en los cúmulos globulares [1] son ​​generalmente extremadamente viejas, con edades de entre 12 y 13 mil millones años. Sin embargo, una pequeña fracción de ellos parece ser significativamente más joven que la población media y, debido a que parecen haber sido dejados atrás por las estrellas que siguieron el camino normal de la evolución estelar y se convirtieron en gigantes rojos, se han denominado rezagados azules [2] . Los rezagados azules parecen regresar de la "vejez" a una "juventud" más caliente y brillante, ganando un nuevo contrato de vida en el proceso. Un equipo de astrónomos usó el Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA para estudiar el contenido azul de la estrella rezagada en Messier 30, que se formó hace 13 mil millones de años y fue descubierto en 1764 por Charles Messier. Ubicado a unos 28.000 años luz de la Tierra hacia la constelación Capricornio, este cúmulo globular, un enjambre de varios cientos de miles de estrellas, tiene unos 90 años luz de ancho.

La Cámara Avanzada para Sondeos (ACS) de Hubble.

Aunque los rezagados azules se conocen desde principios de los años cincuenta, su proceso de formación sigue siendo un rompecabezas sin resolver en la astrofísica. "Es como ver a unos cuantos niños en la foto de grupo de una casa de reposo para los jubilados, es natural preguntarse por qué están allí", dice Francesco Ferraro de la Universidad de Bolonia en Italia, autor principal del estudio que será Publicado esta semana en Nature [3]. Los investigadores han estado estudiando estas estrellas durante muchos años y sabían que los rezagados azules son realmente viejos. Se cree que han surgido en un sistema binario estricto [4]. En tal pareja, la estrella menos masiva actúa como un "vampiro", succionando hidrógeno fresco de su estrella compañera más masiva. El nuevo suministro de combustible permite que la estrella más pequeña se caliente, creciendo más azul y más caliente, comportándose como una estrella en una etapa anterior en su evolución.

El nuevo estudio muestra que algunos de los rezagados azules han sido rejuvenecidos por una especie de "lifting cósmico", cortesía de las colisiones cósmicas. Estos encuentros estelares son casi choques frontales en los que las estrellas podrían fusionarse, mezclando su combustible nuclear y reavivando los fuegos de la fusión nuclear. Las estrellas fusionadas y los sistemas binarios serían aproximadamente el doble de la masa típica de estrellas individuales en el grupo.

"Nuestras observaciones demuestran que los rezagados azules formados por colisiones tienen propiedades ligeramente diferentes a las formadas por el vampirismo, lo que demuestra directamente que los dos escenarios de formación son válidos y que ambos están operando simultáneamente en este grupo", dice Giacomo Beccari, ESA.

HST.

Usando datos de la ya retirada Wide Field Planetary Camera 2 (WFPC2) a bordo del Hubble, los astrónomos descubrieron que estas estrellas "rezagadas" están mucho más concentradas hacia el centro del racimo que la estrella promedio. "Esto indica que los rezagados azules son más masivos que la estrella promedio en este grupo", dice Ferraro. "Más estrellas masivas tienden a hundirse profundamente en el racimo como una bola de billar se hundiría en un cubo de miel".

Las regiones centrales de los cúmulos globulares de alta densidad son barrios llenos de gente donde las interacciones entre las estrellas son casi inevitables. Los investigadores conjeturan que hace uno o dos billones de años, Messier 30 sufrió un gran "colapso del núcleo" que comenzó a lanzar estrellas hacia el centro del cúmulo, dando lugar a un rápido aumento en la densidad de las estrellas. Este evento aumentó significativamente el número de colisiones entre estrellas, y favoreció la formación de una de las familias de rezagados azules. Por otra parte, el aumento del apiñamiento estelar debido al colapso del núcleo también perturbó los sistemas gemelos, alentando el fenómeno del vampirismo y formando así la otra familia de rezagados azules. "Casi el diez por ciento de los cúmulos globulares galácticos han experimentado colapso del núcleo, pero esta es la primera vez que vemos el efecto del colapso del núcleo impreso en una población estelar", dice Barbara Lanzoni, de la Universidad de Bolonia.

"Las dos distintas poblaciones de rezagados azules descubiertas en Messier 30 son las reliquias del colapso del núcleo que se produjo hace dos mil millones de años. En un contexto amplio, nuestro descubrimiento es una evidencia directa del impacto de la dinámica de los grupos estelares en la evolución estelar. Ahora intenta ver si otros grupos globulares presentan esta doble población de rezagados azules ", concluye Ferraro.

Notas

[1] Los cúmulos globulares son densas aglomeraciones de varios cientos de miles de estrellas. Presente entre los primeros habitantes de nuestra Vía Láctea, se formaron en el vasto halo de nuestra galaxia antes de que se aplastara para formar un disco espiral en forma de panqueque. La formación de estrellas se detuvo esencialmente en los cúmulos globulares hace 13 mil millones de años, por lo que los astrónomos esperan encontrar sólo viejas estrellas y usan las edades de los racimos globulares como un punto de referencia para estimar la edad del Universo.

[2] En 1953, el astrónomo Allan Sandage encontró una nueva población desconcertante de estrellas que parecía ir en contra de las reglas de la evolución estelar en los cúmulos globulares. Sandage detectó estrellas azules jóvenes calientes en el cúmulo globular Messier 3, y posteriormente en otros cúmulos globulares. Los llamó rezagados porque parecían estar arrastrándose o dejados por otras estrellas azules en el racimo que había evolucionado hacía mucho tiempo a la etapa gigante roja.

[3] Esta investigación fue presentada en un artículo que aparece en la edición de 24 de diciembre de 2009 de Nature, "Two distinct sequences of blue straggler stars in the globular cluster M30", de F. R. Ferraro et al.

[4] En 1964 los astrónomos Fred Hoyle y W.H. McCrea sugirió de forma independiente que los rezagados azules resultan cuando dos estrellas se captan entre sí y forman un sistema binario ajustado.

Crédito de la imagen:

NASA, ESA y Francesco Ferraro (Universidad de Bolonia)

• Artículo científico.

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Publicado en Hubble el 23 de diciembre del 2.009.