Nota de prensa

Las estrellas revelan el secreto para mantenerse jóvenes

19 de Diciembre de 2012

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.

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 del 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 [1], 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 procesos, mientras que su brillo las hace relativamente fáciles de observar [2].

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 [3]. 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”.

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 [4]. Sin embargo, hasta ahora se desconocía la tasa de este fenómeno [5]. Este estudio proporciona la primera evidencia empírica de a qué velocidad envejecen diferentes cúmulos.

Notas

[1] Las azules rezagadas se llaman así por su color azul y por el hecho de que su evolución se retrasa con respecto a la de sus vecinas.

[2] 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.

Las rezagadas azules son las únicas estrellas del interior de los cúmulos que combinan una gran cantidad de masa con un elevado brillo.

 [3] 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.

[4] 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.

[5] 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.

Información adicional

Esta investigación fue presentada en el artículo “Diferencias de edad dinámicas entre cúmulos de estrellas coetáneos reveladas por azules rezagadas” (“Dynamical age differences amongst coeval star clusters as revealed by blue stragglers”), por F. R. Ferraro et al., que aparece en la revista Nature del 20 de diciembre de 2012.

El equipo está compuesto por F. R. Ferraro (Universidad de Bolonia, Italia), B. Lanzoni (Universidad de Bolonia), E. Dalessandro (Universidad de Bolonia), G. Beccari (ESO, Garching, Alemania), M. Pasquato (Universidad de Bolonia), P. Miocchi (Universidad de Bolonia), R. T. Rood (Universidad de Virginia, Charlottesville, EE.UU.), S. Sigurdsson (Universidad del Estado de Pennsylvania, EE.UU.), A. Sills (Universidad McMaster, Hamilton, Canadá), E. Vesperini (Universidad de Indiana, Bloomington, EE.UU.), M. Mapelli (INAF-Observatorio Astronómico de Padua, Italia), R. Contreras (Universidad de Bolonia), N. Sanna (Universidad de Bolonia), A. Mucciarelli (Universidad de Bolonia).

Esta investigación forma parte del proyecto Cosmic-Lab (www.cosmic-lab.eu) financiado por el Consejo Europeo de Investigación (ERC, European Research Council) con una cantidad de 1,8 millones de euros durante 5 años. Puesto en marcha en 2007 por la Unión Europea, el objetivo del ERC es estimular la excelencia científica en Europa,  promoviendo la competitividad por la financiación entre los mejores y más creativos investigadores de cualquier edad y nacionalidad. Desde su lanzamiento, el  ERC ha financiado a unos 2.500 investigadores y a sus proyectos de vanguardia en investigación en Europa. El ERC opera de acuerdo con un enfoque "investigator-driven", o "bottom-up", lo cua permite a los investigadores identificar nuevas oportunidades en todos los campos de la investigación (Ciencias Físicas e Ingeniería, Ciencias de la Vida, y Ciencias Sociales y Humanidades). También se ha convertido en un banco de pruebas para la competitividad de los sistemas de investigación nacionales  y complementa las estructuras de financiación existente a nivel nacional y europeo. El ERC, el elemento más nuevo del Séptimo Programa Marco de Investigación de la Unión Europea, tiene un presupuesto total de 7.500 millones de euros desde 2007 a 2013. El último año, la Comisión Europea ha propuesto un incremento sustancial del presupuesto del ERC para el periodo 2014-2020 bajo el nuevo programa marco ('Horizonte 2020'). El ERC está compuesto por una Agencia Ejecutiva y un Consejo Científico. El Consejo Científico está integrado por 22 investigadores de reconocido prestigio y establece la estrategia científica del ERC. El ERC está liderado por su Presidenta, la Profesora Helga Nowotny, y el Consejo Científico está representado en Bruselas por el Secretario General, el Profesor Donald Dingwell. La Agencia Ejecutiva del ERC implementa el Programa Específico "Ideas" y está liderado por el Director (interino) Pablo Amor.

El año 2012 marca el 50 aniversario de la creación del Observatorio Europeo Austral (European Southern Observatory, ESO). ESO es la principal organización astronómica intergubernamental de Europa y el observatorio astronómico más productivo del mundo. Quince países apoyan esta institución: Alemania, Austria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Holanda, Italia, Portugal, el Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza. ESO desarrolla un ambicioso programa centrado en el diseño, construcción y operación de poderosas instalaciones de observación terrestres que permiten a los astrónomos hacer importantes descubrimientos científicos. ESO también desarrolla un importante papel al promover y organizar la cooperación en investigación astronómica. ESO opera tres sitios únicos de observación de categoría mundial en Chile: La Silla, Paranal y Chajnantor. En Paranal, ESO opera el Very Large Telescope, el observatorio óptico más avanzado del mundo, y dos telescopios de rastreo. VISTA trabaja en el infrarrojo y es el telescopio de rastreo más grande del mundo, y el VST (sigla en inglés del Telescopio de Rastreo del VLT) es el telescopio más grande diseñado exclusivamente para rastrear el cielo en luz visible. ESO es el socio europeo de un revolucionario telescopio, ALMA, el proyecto astronómico más grande en desarrollo. Actualmente ESO está planificando el European Extremely Large Telescope, E-ELT, el telescopio óptico y de infrarrojo cercano de 39 metros, que llegará a ser “el ojo más grande del mundo para mirar el cielo”.

Las traducciones de las notas de prensa de ESO las llevan a cabo miembros de la Red de Divulgación de la Ciencia de ESO (ESON por sus siglas en inglés), que incluye a expertos en divulgación y comunicadores científicos de todos los países miembros de ESO y de otras naciones.

El nodo español de la red ESON está representado por J. Miguel Mas Hesse y Natalia Ruiz Zelmanovitch.

Enlaces

• Artículo de investigación
• Nota de prensa de Hubble
• Fotos del telescopio MPG/ESO de 2,2 metros
• Otras fotos tomadas con el telescopio MPG/ESO de 2,2 metros
• Fotos de La Silla

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