Bestias celestiales en el origen de los cúmulos globulares

Un equipo de las Universidades de Ginebra, París y Barcelona encontró pruebas sólidas de que las estrellas masivas pueden explicar las anomalías observadas en grandes cúmulos de estrellas.

Los científicos han encontrado fuertes evidencias de la existencia de estrellas masivas dentro de cúmulos globulares cuando se formaron hace 13 mil millones de años. Aquí, una imagen del cúmulo globular M13, a 22.000 años luz de la Tierra, formado por un millón de estrellas apiñadas en un espacio de 150 años luz de diámetro. © HST STScI NASA ESA

Los cúmulos globulares son los cúmulos estelares más grandes y antiguos del universo. Puede contener hasta un millón de ellos. Nacidas al mismo tiempo, la composición química de estas estrellas muestra anomalías que no se encuentran en ningún otro grupo de estrellas. Explicar esta peculiaridad es uno de los mayores retos de la astronomía. Un equipo de las Universidades de Ginebra y Barcelona y el Instituto de Astrofísica de París (CNRS y la Universidad de la Sorbona) han imaginado que en su origen podrían haber estado estrellas masivas y creen haber descubierto el primer rastro químico que atestigua su presencia en el globo. Proto-cúmulos, nacidos unos 440 millones de años después del Big Bang. Estos resultados, obtenidos gracias a las observaciones del Telescopio Espacial James Webb, se pueden encontrar Astronomía y astrofísica.

Los cúmulos globulares son conjuntos muy densos de estrellas distribuidas en una esfera, cuyo radio oscila entre diez y cien años luz. Pueden contener hasta un millón de estrellas y se encuentran en todo tipo de galaxias. Nuestro país alberga alrededor de 180 de ellos. Uno de sus mayores misterios es su formación estelar: ¿por qué es tan diversa? Por ejemplo, la proporción de oxígeno, nitrógeno, sodio y aluminio varía de una estrella a otra. Sin embargo, todos nacieron al mismo tiempo, dentro de la misma nube de gas. Los astrofísicos hablan de «anomalías de abundancia».

Monstruos de corta duración

Un equipo de las Universidades de Ginebra (UNIGE) y Barcelona y el Instituto Astrofísico de París (CNRS y Sorbonne) han logrado nuevos avances en la explicación de este fenómeno. En 2018, desarrolló un modelo teórico según el cual las estrellas masivas habrían «contaminado» la nube de gas original durante la formación de estos cúmulos, enriqueciendo sus estrellas con elementos químicos de forma heterogénea. Ciencia: explica Corinne Charbonnell, profesora del Departamento de Astronomía de UNIGE y primera autora del estudio.

Estos monstruos celestiales son entre 5.000 y 10.000 veces más masivos y cinco veces más calientes en su centro (75 millones de grados Celsius) que el Sol. Pero probar su existencia es complicado. Los cúmulos globulares tienen entre 10 y 13 mil millones de años, mientras que la edad máxima de las estrellas es de 2 millones de años. Así que desapareció muy pronto de los grupos actualmente observables. “Solo quedan los efectos indirectos”, explica Mark Gillies, profesor ICREA de la Universidad de Barcelona y coautor del estudio.

revelado por la luz

Gracias a la visión infrarroja muy fuerte del telescopio James Webb, los coautores pudieron respaldar su hipótesis. El satélite capturó la luz emitida por una de las galaxias más pequeñas y distantes conocidas hasta la fecha en nuestro universo. GN-z11 se encuentra a unos 13.300 millones de años luz de distancia y tiene unas pocas decenas de millones de años. En astronomía, el análisis del espectro óptico de los cuerpos cósmicos es un elemento clave para determinar sus propiedades. Aquí, la luz de esta galaxia proporcionó dos valiosas piezas de información.

“Se ha demostrado que tiene niveles muy altos de nitrógeno y densidades muy altas de estrellas”, dice Daniel Shearer, profesor asistente en el Departamento de Astronomía de la Facultad de Ciencias UNIGE y coautor del estudio. Esto indica que se están formando varios cúmulos globulares en esta galaxia y que aún alberga una estrella masiva activa. «La fuerte presencia de nitrógeno solo puede explicarse por la combustión de hidrógeno a temperaturas extremadamente altas, que solo los núcleos de estrellas masivas pueden alcanzar, como muestran los modelos de Laura Ramírez-Galeano, estudiante de maestría de nuestro equipo», explica. Corinne Charbonnel. .

Estos nuevos hallazgos refuerzan el modelo de equipo internacional. El único actualmente capaz de explicar las anomalías de abundancia en los cúmulos globulares. El próximo paso de los científicos será probar la validez de este modelo en otros cúmulos globulares que se forman en galaxias distantes, utilizando los datos de James Webb.