Un nuevo giro en la secuencia estelar azul


Algunos humanos tratan de parecer más jóvenes de lo que realmente son; las estrellas también lo hacen. Así lo informa un equipo internacional de astrónomos en un artículo recién publicado en Nature Astronomy.

Proponen que las estrellas en los cúmulos estelares ganan masa de dos maneras diferentes: a través de la acreción de disco «normal», lo que lleva a una rotación rápida y contribuye a la secuencia principal roja, o mediante fusiones de estrellas binarias, lo que lleva a estrellas de rotación lenta que parecen más azules y oscuras. por lo tanto más joven.

El cúmulo estelar abierto NGC 1755 reside en uno de los vecinos cercanos de la Vía Láctea, la Gran Nube de Magallanes, y mide 120 años luz de lado a lado. El Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA observó el corazón de NGC 1755 para comprender mejor cómo pueden coexistir diferentes poblaciones de estrellas en un solo cúmulo. Crédito: ESA/Hubble y NASA, A. Milone, G. Gilmore


Todo comenzó con probablemente el diagrama más famoso de la astronomía, el diagrama de Hertzsprung-Russell. Creado de forma independiente por los dos astrónomos Eijnar Hertzsprung y Henry Norris Russell hace más de un siglo, este diagrama ordena las estrellas según su brillo y color. Muchas de las cosas que sabemos sobre las estrellas y su evolución provienen de estudiar cómo se agrupan las estrellas en este diagrama. Nuestro sol, por ejemplo, todavía se encuentra en la llamada «secuencia principal», donde se encuentran la mayoría de las estrellas.
Sin embargo, algunas estrellas están ubicadas en posiciones extrañas en este diagrama. Durante mucho tiempo, fue difícil distinguir claramente los diferentes grupos, ya que los telescopios convencionales no son lo suficientemente precisos. Sin embargo, observaciones recientes del Telescopio Espacial Hubble han revelado que las secuencias principales de cúmulos estelares abiertos jóvenes se componen de varios componentes discretos. En particular, los datos de NGC 1755, un cúmulo estelar abierto en la Gran Nube de Magallanes con una edad de unos 60 millones de años, mostraron muchas características desconcertantes, como una secuencia principal doble.
«Creemos que las estrellas en los cúmulos de estrellas nacieron todas al mismo tiempo de la misma nube de gas», explica Chen Wang, quien recibió su Ph.D. de la Universidad de Bonn y recientemente se convirtió en un postdoctorado en MPA y es el autor principal del estudio ahora publicado en Nature Astronomy. «Deberían tener la misma edad y la misma composición química. Pero si esto es cierto, ¿cómo puede haber una segunda secuencia completa de estrellas que sean más azules?»
Esta extraña característica dejó desconcertados a los astrónomos; muchos incluso ignoraron esta característica, ya que era difícil encontrar una explicación. Sin embargo, con su experiencia como astrofísica teórica, Chen combinó dos pistas para proponer un origen para estas estrellas azules de la secuencia principal.

Primero, usando simulaciones por computadora, demostró que las estrellas azules pueden explicarse si giran más lentamente que las otras estrellas del cúmulo. En segundo lugar, los modelos recientes de fusiones de estrellas mostraron que las estrellas fusionadas se vuelven altamente magnéticas y giran muy lentamente. Chen combinó estas dos ideas y propuso que las estrellas azules son, de hecho, estrellas que giran muy lentamente como resultado de fusiones estelares.
«La vida de las estrellas en los sistemas binarios puede ser muy complicada y diferente a la de las estrellas individuales», dice. «Con nuestras simulaciones por computadora podemos estudiar el impacto de las fusiones estelares en los colores y la luminosidad de las estrellas y simular las características en el diagrama de Hertzsprung-Russell».
Una fusión binaria crea una estrella que es más masiva que cualquiera de sus estrellas progenitoras, con un contenido de hidrógeno en el núcleo mayor que el de una sola estrella igualmente antigua de la misma masa. Por lo tanto, los productos de fusión pueden tener la misma edad que todas las demás estrellas del cúmulo, pero parecen más jóvenes en el diagrama de magnitud de color, lo que se indica por su color más azul. Además, la distribución de masa de las estrellas de secuencia principal azules y rojas es diferente, lo que nuevamente puede explicarse naturalmente por el origen de la fusión.
«La hipótesis de fusión presentada por Chen como explicación de las estrellas azules de la secuencia principal es muy tentadora, ya que proporciona una forma lógica de combinar diferentes acertijos», dice Selma de Mink, directora y jefa del grupo de astronomía estelar de MPA. Significaría que una fracción significativa de estrellas se derrite junto con un compañero antes de que sus vidas hayan comenzado por completo. Si Chen tiene razón, y es muy posible que la tenga, entonces esto arroja nueva luz sobre muchas preguntas sobre cómo se forman las estrellas, sobre por qué a veces giran rápido ya veces lento, por qué algunas tienen campos magnéticos.
«En el artículo de Nature Astronomy, mostramos que se puede inferir de los datos de los cúmulos de estrellas que las estrellas se pueden formar de dos maneras diferentes: por acreción de gas (como siempre se ha pensado) o por fusión estelar (esto es nuevo e implica aproximadamente 30 por ciento de todas las estrellas)», dice el Prof. Dr. Norbert Langer del Instituto Argelander de Astronomía en la Universidad de Bonn y el Instituto Max Planck de Radioastronomía en Bonn. «Esto arroja nueva luz sobre la función de masa inicial de las estrellas, así como sobre la distribución bimodal de sus espines y sus campos magnéticos».
Así, más de un siglo después de que Hertzsprung y Russell hicieran su famoso diagrama, es posible que finalmente se haya encontrado la explicación del misterioso enigma de la secuencia azul. Pero, por supuesto, como con cualquier hipótesis, esto necesitará más pruebas.

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