Hubble explora la formación y evolución de los cúmulos estelares en la gran nube de Magallanes.

Cúmulo globular NGC 1466. Esta imagen del Telescopio Espacial Hubble de la NASA / ESA revela una antigua y brillante bola de estrellas llamada NGC 1466. Es un cúmulo globular, un conjunto de estrellas unidas por gravedad, que se mueve lentamente a través del espacio Las afueras de la Gran Nube de Magallanes, uno de nuestros vecinos galácticos más cercanos. NGC 1466 ciertamente es uno para los extremos. Tiene una masa equivalente a aproximadamente 140 000 soles y una edad de alrededor de 13,1 mil millones de años, lo que lo hace casi tan viejo como el Universo mismo. Esta reliquia fósil del Universo temprano se encuentra a unos 160 000 años luz de distancia de nosotros. NGC 1466 es uno de los 5 grupos en el LMC en el que se midió el nivel de evolución dinámica (o "edad dinámica"). Crédito: ESA / Hubble y NASA.

Así como las personas de la misma edad pueden variar mucho en apariencia y forma, también lo hacen las colecciones de estrellas o agregados estelares. Nuevas observaciones del telescopio espacial Hubble de la NASA / ESA sugieren que la edad cronológica por sí sola no cuenta la historia completa cuando se trata de la evolución de los cúmulos estelares.

Investigaciones previas sobre la formación y evolución de los cúmulos estelares han sugerido que estos sistemas tienden a ser compactos y densos cuando se forman, antes de expandirse con el tiempo para convertirse en cúmulos de tamaños pequeños y grandes. Nuevas observaciones del Hubble en la galaxia de la Gran Nube de Magallanes (LMC) han aumentado nuestra comprensión de cómo el tamaño de los cúmulos estelares en el LMC cambia con el tiempo [1].

Los cúmulos estelares son agregados de muchas (hasta un millón) estrellas. Son sistemas activos en los que las interacciones gravitatorias mutuas entre las estrellas cambian su estructura con el tiempo (conocidos por los astrónomos como "evolución dinámica"). Debido a tales interacciones, las estrellas pesadas tienden a hundirse progresivamente hacia la región central de un cúmulo estelar, mientras que las estrellas de baja masa pueden escapar del sistema. Esto provoca una contracción progresiva del núcleo del cúmulo en diferentes escalas de tiempo y significa que los cúmulos de estrellas con la misma edad cronológica pueden variar mucho en apariencia y forma debido a sus diferentes "edades dinámicas".

Ubicada a casi 160 000 años luz de la Tierra, la LMC es una galaxia satélite de la Vía Láctea que alberga cúmulos estelares que cubren una amplia gama de edades. Esto difiere de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, que contiene principalmente cúmulos estelares más antiguos. La distribución de tamaños en función de la edad observada para los cúmulos estelares en el LMC es muy desconcertante, ya que los cúmulos jóvenes son todos compactos, mientras que los sistemas más antiguos tienen tamaños pequeños y grandes.

La formación de rezagados azules. Esta ilustración muestra las dos formas en que se forman los rezagados azules en cúmulos estelares. La ilustración a la izquierda muestra el modelo de colisión en el que dos estrellas de baja masa en un entorno superpoblado experimentan una colisión frontal, combinando su combustible y masa para formar una sola estrella caliente. La ilustración a la derecha muestra el modelo de "vampiro" que consiste en un par de estrellas que experimentan una transformación, con la estrella de masa más baja drenando a su compañero de hidrógeno de masa más grande que alimenta su renacimiento. Crédito: ESA / Hubble, M. Kornmesser.

Se ha descubierto que todos los cúmulos estelares, incluidos los de la LMC, albergan un tipo especial de estrellas revigorizadas llamadas rezagados azules [2]. Bajo ciertas circunstancias, las estrellas reciben combustible extra que las acumula y las ilumina sustancialmente. Esto puede suceder si una estrella extrae materia de un vecino o si chocan.

Como resultado del envejecimiento dinámico, las estrellas más pesadas se hunden hacia el centro de un cúmulo a medida que el cúmulo envejece, en un proceso similar a la sedimentación, llamado "segregación central". Los rezagados azules son brillantes, lo que los hace relativamente fáciles de observar, y tienen masas altas, lo que significa que se ven afectados por la segregación central y pueden usarse para estimar la edad dinámica de un cúmulo estelar [3].

Francesco Ferraro, de la Universidad de Bolonia en Italia, y su equipo utilizaron el telescopio espacial Hubble para observar rezagados azules en cinco cúmulos estelares de LMC (coeficientes) de diferentes tamaños y lograron clasificarlos en función de su edad dinámica.

“Demostramos que las diferentes estructuras de los cúmulos estelares se deben a diferentes niveles de envejecimiento dinámico: están en diferente forma física a pesar del hecho de que nacieron en el mismo tiempo cósmico. Esta es la primera vez que se mide el efecto del envejecimiento dinámico en los grupos de LMC ”, dice Ferraro.

"Estos hallazgos presentan áreas interesantes para futuras investigaciones, ya que revelan una forma novedosa y valiosa de leer los patrones observados de los cúmulos estelares de LMC, proporcionando nuevas pistas sobre la historia de formación de cúmulos en la galaxia LMC", agrega la coautora Barbara Lanzoni.

Ilustración del Hubble en órbita alrededor de la Tierra. Crédito: ESA.

Notas.

[1] Las observaciones se lograron a partir de un conjunto de exposiciones prolongadas adquiridas con la cámara de campo amplio 3 del telescopio espacial Hubble de la NASA / ESA (WFC3) y la cámara avanzada para encuestas (ACS) para cinco cúmulos estelares antiguos en la galaxia de la Gran Nube de Magallanes, asegurada bajo la propuesta 14164 (PI: Sarajedini).

[2] Los rezagados azules se llaman así debido a su color azul y al hecho de que su evolución va a la zaga de la de sus vecinos.

[3] Los rezagados azules combinan ser relativamente brillantes y tener una gran masa según los estándares de las estrellas de cúmulos globulares, pero no son las únicas estrellas dentro de estos cúmulos que son brillantes o masivas.

Más información.

El telescopio espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la ESA y la NASA.

El artículo del equipo aparecerá en Nature Astronomy.

El equipo internacional de astrónomos en este estudio está formado por F. Ferraro (Universidad de Bolonia, Italia e INAF, Italia), B. Lanzoni (Universidad de Bolonia, Italia e INAF, Italia), E. Dalessandro (INAF, Italia), M Cadelano (Universidad de Bolonia, Italia e INAF, Italia), S. Raso (Universidad de Bolonia, Italia e INAF, Italia), A. Mucciarelli (Universidad de Bolonia, Italia e INAF, Italia), G. Beccari (Europeo del Sur Observatorio, Alemania), C. Pallanca (Universidad de Bolonia, Italia e INAF, Italia). Puede encontrar más información sobre el documento aquí.

Crédito de imagen: ESA / Hubble y NASA.

Enlaces:



Contactos.

Francesco R. Ferraro
Departamento de Física y Astronomía.
Universidad de bolonia
Tel: +39051 2095774
Correo electrónico: francesco.ferraro3@unibo.it

Bethany Downer
ESA / Hubble, Oficial de Información Pública
Garching, Alemania
Correo electrónico: Bethany.Downer@partner.eso.org

• Publicado en Hubble el 9 de septiembre del 2.019, enlace publicación.

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