Nuevas hipótesis sobre cúmulos estelares.
Repensando todo lo que creíamos saber sobre los cúmulos estelares.
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| La visión de Gaia del cielo. Crédito: ESA / Gaia / DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO |
El satélite Gaia de la ESA tiene una misión: mapear y caracterizar a más de mil millones de estrellas en la Vía Láctea. Muchas de estas estrellas residen en cúmulos complejos y llamativos dispersos a lo largo de nuestra galaxia y, al estudiar estas agrupaciones estelares, Gaia revela mucho sobre la formación y evolución de las estrellas en nuestro hogar y entorno cósmicos.
La Vía Láctea está llena de estrellas. Nuestra galaxia contiene más de cien mil millones de ellas, desde enanas hasta gigantes, poblando su centro abarrotado y su disco en espiral.
Se cree que muchas de estas estrellas se formaron de la misma manera: de enormes nubes de gas molecular frío y condensado, que colapsan bajo la influencia de la gravedad y el fragmento para formar grupos de cientos a miles de estrellas, conocidas como cúmulos estelares. Algunos de estos grupos duran miles de millones de años, mientras que otros se dispersan rápidamente, liberando a sus residentes estelares en el disco de la Vía Láctea.
Es probable que también nuestro Sol se formara en un grupo hace unos 4.500 millones de años, y la búsqueda de hermanos solares, estrellas que nacieron en el mismo grupo que el Sol y luego tomaron caminos diferentes, proporcionará información importante sobre el nacimiento de nuestra estrella paterna
A pesar de nuestro creciente conocimiento, quedan muchas preguntas abiertas. Por ejemplo, ¿cuántos grupos existen, cuántos se están formando actualmente, cuántos se están desmoronando y a qué ritmo?
El satélite Gaia de la ESA está explorando la increíble diversidad de estrellas y sus grupos de nacimiento.
Lanzado en diciembre de 2013, Gaia tiene como objetivo trazar un mapa del cosmos cercano y ejecutar el censo de estrellas más extenso realizado, rastreando las posiciones, movimientos y propiedades de más de mil millones de estrellas en la Vía Láctea y sus alrededores. Hasta el momento, la misión ha publicado dos paquetes de datos: Data Release 1 (DR1) el 14 de septiembre de 2016 y Data Release 2 (DR2) el 25 de abril de 2018.
"El primer lanzamiento fue planeado como un lanzamiento de prueba más que una base de datos completa, y el segundo es todavía muy temprano para Gaia", dice Carme Jordi, de la Universidad de Barcelona, España, miembro del Equipo de Ciencia de Gaia. "No obstante, estos conjuntos de datos ya nos han ofrecido información única sobre las estrellas dentro de nuestra galaxia y, en particular, sobre los cúmulos estelares".
Gaia DR1 contenía las posiciones y el brillo de 1.100 millones de estrellas, y las paralajes (una forma de medir la distancia) y los movimientos propios (movimiento a través del cielo) para un subconjunto de dos millones. Gaia DR2 eleva estas cifras a casi 1.700 millones de estrellas en términos de posiciones y brillo, más de 1.300 millones en términos de paralaje y movimiento apropiado, y agrega nuevos datos sobre colores estelares, velocidades de línea de vista, temperaturas de superficie, variabilidad, radio, luminosidades, y más.
Con Gaia DR2, la misión ha proporcionado a los científicos nuevas herramientas para observar los cúmulos de estrellas en el vecindario del Sol y más allá.
Nuevos cúmulos desvelados.
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| Paralaje en el cielo de Gaia. Crédito: ESA / Gaia / DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO. |
Alfred Castro-Ginard y sus colegas utilizaron un método estadístico en un subconjunto de Gaia DR1 para descubrir 21 grupos cercanos que anteriormente habían pasado desapercibidos, confirmando sus hallazgos utilizando los datos completos de DR2. Hasta ahora, aunque no por unanimidad, los científicos generalmente pensaron que todos estos grupos a distancias entre 3.200 y 6.500 años luz de la Tierra habían sido identificados, pero este estudio sugiere que todavía hay mucho por descubrir, incluso en nuestro cuello cósmico del bosque
"Vale la pena señalar que este estudio solo analizó una pequeña parte del cielo", explica Jordi. "El descubrimiento de nuevos grupos cercanos, que deberían ser los más fáciles de detectar, indica que nuestro conocimiento de estos grupos en realidad es bastante incompleto en grandes distancias".
Este hallazgo pronto fue seguido y respaldado por un estudio diferente, dirigido por Tristan Cantat-Gaudin, que volvió a analizar todos los grupos informados previamente, conocidos y supuestamente similares, utilizando datos de Gaia DR2. Esta investigación confirmó las detecciones anteriores de aproximadamente 1.200 grupos y determinó su distancia promedio y el movimiento general.
Los científicos también descubrieron por casualidad 60 nuevos grupos potenciales, pero también sorprendentemente descartados grupos previamente identificados. El estudio reveló que muchos de estos grupos son en realidad grupos superpuestos que consisten en más de un grupo, mientras que otros son solo asterismos, patrones aparentes o agrupaciones de estrellas que de hecho son trucos de perspectiva en el cielo bidimensional.
Otro estudio realizado por Cantat-Gaudin y sus colaboradores se centró en un grupo estelar cercano conocido como Vela OB2, que es un poco más flexible que un grupo común. La precisión de Gaia les permitió a los científicos estudiar los movimientos estelares dentro de Vela OB2 con gran detalle, revelando que comprende múltiples grupos más pequeños de estrellas y que el complejo general se está expandiendo. Utilizaron los datos para desentrañar la historia de este grupo estelar, que está asociado con una gran y cercana cáscara de gas conocida como IRAS Vela Shell y se cree que se originó en una explosión de supernova: según Gaia, el poderoso evento que desencadenó esta cáscara también provocó la formación de las estrellas de Vela OB2 hace más de 10 millones de años.
"Los extraordinarios datos de Gaia nos permiten revisar nuestro censo estelar existente y confirmar, descartar y descubrir grupos", dice Jordi, quien es coautor de los tres estudios. "Esto es invaluable para ayudarnos a caracterizar la distribución de grupos a lo largo del disco de la Vía Láctea y su altura en relación con el plano galáctico".
Rastreo de cúmulos estelares a través de la galaxia.
En una escala galáctica más amplia, los nuevos recuentos que los científicos han comenzado a armar con Gaia parecen indicar que los cúmulos que se encuentran en lo alto sobre el plano de la Vía Láctea son antiguos y se encuentran más alejados del centro de nuestra Galaxia.
"Parece que no hay grupos viejos a grandes alturas en la parte interior del disco galáctico, por lo que deben haberse disuelto, tal como lo predican nuestros modelos", explica Jordi.
Al observar específicamente los grupos en áreas de mayor altitud de nuestro disco de Galaxy mediante la combinación de posiciones y movimientos en el cielo de Gaia DR2 con velocidades de línea de visión de un levantamiento en tierra, Janez Kos y sus colegas descartaron la existencia de cuatro de los cinco grupos analizados.
En un estudio diferente, Caroline Soubiran y sus colegas utilizaron las velocidades de la línea de visión de Gaia DR2 para explorar la cinemática de 861 grupos estelares, y encontraron que seguían la distribución de la velocidad de las estrellas de campo, estrellas que no están asociadas a ningún grupo. El barrio solar.
Los datos precisos de Gaia DR2 también contribuyeron a revelar la evaporación en curso del grupo más cercano al Sol, las Hyades, en dos estudios independientes dirigidos por Stefan Meingast y Siegfried Röser, respectivamente. Se encontró que este cúmulo ostenta dos colas de marea bien definidas que contienen cientos de estrellas, cada una de las cuales se extiende desde el núcleo del cúmulo en una forma distinta de "S".
"Este hallazgo único abre una nueva ventana para estudiar cómo los racimos, a través de su desaparición gradual bajo la influencia de la gravedad de la Vía Láctea, alimentan continuamente el disco galáctico con estrellas", dice Jordi.
Los cúmulos como camas de prueba estelares.
Los cúmulos de estrellas no solo son indicadores de cómo el disco de nuestra galaxia ha evolucionado con el tiempo, sino que también son excelentes laboratorios para estudiar la física estelar. Con sus datos sin precedentes, Gaia ha comenzado a revelar detalles nunca antes vistos que tienen un impacto en nuestra comprensión de la formación y evolución de las estrellas.
Al trazar el color de las estrellas contra su brillo, los astrónomos han estado utilizando el llamado diagrama de Hertzsprung-Russell (HR) para estudiar la evolución de las poblaciones estelares durante más de un siglo. En este diagrama, la mayoría de las estrellas se encuentran a lo largo de una línea diagonal superior izquierda a inferior derecha conocida como la "secuencia principal", que identifica a las estrellas en su mejor momento, quemando combustible de hidrógeno en sus núcleos, mientras que las estrellas se encuentran en etapas posteriores de sus vidas. lejos de esta secuencia.
En los cúmulos, que históricamente se pensaba que contenían una única y simple población de estrellas que se formaban todas al mismo tiempo, la posición en el diagrama donde la secuencia principal "se apaga" se usaba habitualmente para estimar la edad de esa población estelar en particular. Sin embargo, en los últimos años, los científicos han encontrado evidencia de que los cúmulos pueden comprender más de una población de estrellas, en base a la observación de múltiples puntos de apagado en sus diagramas de HR.
Gaia ahora está pidiendo un replanteamiento de este fenómeno, ya que varios estudios basados en su último conjunto de datos parecen indicar cómo se pueden explicar los múltiples puntos de apagado sin invocar varias poblaciones de estrellas, sino que se incluyen correctamente los efectos de la rotación de cúmulos de estrellas en sus colores predichos. Por ejemplo, Anna Marino y sus colegas realizaron dos estudios con datos fotométricos de Gaia DR2 para sugerir que esta es una característica común en los grupos de la Vía Láctea, mientras que Beomdu Lim y sus colegas encontraron un resultado similar al combinar los movimientos propios de Gaia con las observaciones espectroscópicas terrestres de Messier 11, también conocido como el cúmulo 'Wild Duck' (El cúmulo de los patos salvajes). De manera similar, Giacomo Cordoni y sus colegas utilizaron una combinación de velocidad estelar, fotometría y datos de movimiento adecuados para confirmar que los efectos de rotación de las estrellas pueden afectar sus colores estimados y su vida útil.
Ciertamente, esta no es la última palabra sobre los cúmulos estelares, y muchos más estudios seguirán en los próximos años y aclararán, reabrirán y tal vez incluso profundizarán estos temas intrigantes. Como toda gran misión o experimento, Gaia está proporcionando a los científicos datos precisos y abundantes que están aumentando nuestra comprensión de muchos problemas astronómicos, dando lugar a preguntas nuevas y más profundas a medida que nuestro conocimiento crece.
"Gaia es única y está revolucionando todos los campos de la astrofísica, y esta reciente investigación sobre cúmulos de estrellas es un buen ejemplo", dice Jos de Bruijne, científico adjunto del proyecto de Gaia en la ESA.
"La misión nos ha dado mediciones precisas de cómo se mueven las estrellas a través del espacio y sus distancias con nosotros ... y ha hecho esto por más de mil millones de estrellas. Nunca antes habíamos tenido algo como esta base de datos, y es invaluable para ayudarnos a estudiar nuestra Galaxia.
"Los recientes descubrimientos del cúmulo de estrellas hacen de este un área de investigación sumamente emocionante, especialmente porque tenemos más lanzamientos de datos de Gaia que esperamos en los próximos años".
Más información.
El satélite Gaia de la ESA se lanzó en 2013 para crear el mapa tridimensional más preciso de más de mil millones de estrellas en la Vía Láctea. La misión ha publicado dos lotes de datos hasta el momento: Gaia Data Release 1 el 14 de septiembre de 2016 y Gaia Data Release 2 el 25 de abril de 2018. En los próximos años habrá más lanzamientos.
El satélite Gaia de la ESA se lanzó en 2013 para crear el mapa tridimensional más preciso de más de mil millones de estrellas en la Vía Láctea. La misión ha publicado dos lotes de datos hasta el momento: Gaia Data Release 1 el 14 de septiembre de 2016 y Gaia Data Release 2 el 25 de abril de 2018. En los próximos años habrá más lanzamientos.
Explore una visualización interactiva de los datos de Gaia de 47 grupos estelares aquí.
• Publicado en ESA el 26 de febrero del 2.019, enlace publicación.
• Publicado en ESA el 26 de febrero del 2.019, enlace publicación.
