ASTRNOMOS MAPEAN la distribución cronológica de los astros de la Vía Láctea

ASTRNOMOS MAPEAN la distribución cronológica de los astros de la Vía Láctea

Unas 130.000 estrellas azules del halo de la galaxia forman parte del estudio

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Un grupo de científicos del Instituto de Astronomía, Geofísica y Ciencias Atmosféricas de la Universidad de Sao Paulo (IAG-USP), en Brasil, en colaboración con pares de Estados Unidos (EE.UU.), publicó a finales de 2015, en The Astrophysical Journal Letters, un artículo en el cual destacaron que la Vía Láctea formó estrellas de dentro hacia fuera. Luego del colapso gravitacional que produjo estrellas en la región central, ese proceso se desplazó paulatinamente hacia la periferia, llegando a los límites extremos del halo galáctico.

El mismo grupo publicó en Nature Physics un nuevo capítulo de esa investigación, en el artículo intitulado The age structure of the Milky Ways halo.

Sus autores son Rafael Miloni Santucci y Silvia Cristina Fernandes Rossi, del (IAG-USP), Vinicius Moris Placco (University of Notre Dame) y otros investigadores de EE.UU. En Brasil, este trabajo está vinculado especialmente al Proyecto Temático intitulado Mosaic: the multi-object spectrograph for the ESO extremely large telescope, que Fernandes Rossi coordina y que cuenta con el apoyo de la Fundación de Apoyo a la Investigación del Estado de Sao Pablo (Fapesp). La coordinadora es libre docente en la USP, dirigió el doctorado de Moris Placco y dirige actualmente el de Miloni Santucci.

En este nuevo estudio se utilizó una base de datos casi 30 veces más robusta que la empleada en el anterior. En lugar de 4.700 estrellas, se contemplaron alrededor de 130.000 astros. La abundancia de puntos nos permitió producir un mapa detallado que muestra la distribución cronológica de las estrellas de la galaxia, declaró Fernandes Rossi a Agencia Fapesp.

Los alrededor de 130.000 astros mapeados, situados en el halo de la Vía Láctea, pertenecen a la clase de las Estrellas Azules de la Rama Horizontal o BHBs (sigla de Blue Horizontal-Branch Stars). Son estrellas antiguas, que se encuentran en una etapa bastante avanzada de su evolución, en la cual se generan brillos intensos y constantes debido a la fusión de helio en carbono. El sol del sistema que comprende a la Tierra, que se sitúa en una fase mucho más joven del ciclo evolutivo, pertenece a otro conjunto, conocido como Secuencia Principal (SP), cuyas estrellas transforman hidrógeno en helio, una etapa anterior del proceso de fusión nuclear.

Cabe hacer la salvedad de que las expresiones Secuencia Principal y Rama Horizontal no están relacionadas con la posición espacial de las estrellas, sino con su ubicación en el llamado Diagrama de HertzsprungRussell (HRD, de Hertzsprung Russell Diagram), creado en 1910 por el químico y astrónomo danés Ejnar Hertzsprung (1873-1967) y por el astrónomo estadounidense Henry Norris Russell (1877-1957) para clasificar a las estrellas de acuerdo con su etapa evolutiva. Este diagrama relaciona la luminosidad de las estrellas con su color, el cual constituye un indicador de la temperatura. La Rama Horizontal corresponde a una fase que se extiende aproximadamente por un 10% del tiempo total de vida de las estrellas.

Una de las grandes preguntas que perduró durante mucho tiempo sin respuesta entre los estudiosos de la Vía Láctea se refería a si esta galaxia se había formado de fuera hacia dentro o de dentro hacia fuera. Dos escenarios competían en la descripción de este proceso. El escenario monolítico afirmaba que las galaxias se forman a partir del súbito colapso gravitacional de una gigantesca nube gaseosa, originando una enorme cantidad de protoestrellas al mismo tiempo. El escenario jerárquico partía de una galaxia relativamente pequeña, que crecía a medida que otras galaxias aún menores, atraídas por su fuerza gravitacional, se fundían con ésta.

Nuestro estudio no confirmó en forma exclusiva uno u otro escenario. Pero sugiere que hubo efectivamente una formación de objetos desde dentro hacia fuera a gran escala. Es decir, que la fuerza gravitacional colapsó inicialmente el gas existente en el centro, dando origen a una primera generación de estrellas y que en el transcurso de un tiempo de unos 3.000 millones de años, esa formación estelar llegó a las zonas más periféricas, dijo Miloni Santucci.

La muestra utilizada, que reúne estrellas diseminadas por todas las direcciones del halo, se extrajo de la base de datos estadounidense SDSS (Sloan Digital Sky Survey). En el conjunto de estrellas registradas en esa colección, seleccionamos a aquéllas previamente identificadas como situadas en la fase evolutiva de interés. A partir de allí iniciamos el análisis, dijo Fernandes Rossi.

Al analizar las distancias y los colores de los objetos, verificamos que las estrellas BHBs más azuladas del halo se concentraban predominantemente en la región central. Y que el color se volvía ligeramente rojizo a medida que aumentaba la distancia entre la estrella y el centro de la galaxia. Esta variación es sumamente sutil, pero las mediciones de color con filtros especiales mostraron que la misma existe, dijo Miloni Santucci.

La variación de color

En un intento de explicar esa sutilísima variación de color, los científicos descartaron las posibles causas del enrojecimiento descritas en la literatura, tales como la existencia de polvo en el medio interestelar o composiciones químicas distintas para las estrellas, que podrían alterar ligeramente sus colores.

El enrojecimiento tampoco tiene que ver con el Efecto Doppler, que desvía el espectro luminoso hacia el azul cuando el astro se acerca al observador y hacia el rojo cuando éste se aparta. Dicho efecto sólo se vuelve relevante cuando la velocidad de aproximación o de alejamiento es mucho mayor, cosa que sucede únicamente con estrellas situadas en otras galaxias, pero no en la Vía Láctea.

El único factor que quedó para explicar la variación de color detectada fue la edad del objeto. En tal caso y solamente para esta fase evolutiva, cuanto más roja es la estrella, más joven es, dijo Miloni Santucci. Por eso mismo, este estudio sugiere una formación de dentro hacia fuera. Descartados los otros factores, ésta es la ilación que resulta del hecho de que las estrellas más azuladas ocupen la ubicación central y, las más rojas, la posición periférica.

Es importante subrayar que la asociación entre el enrojecimiento y la juventud vale únicamente para el estadio evolutivo considerado. Normalmente, las estrellas más rojas son también las más antiguas. Pero en la Rama Horizontal, este fenómeno se presenta de manera distinta. Es el único estadio evolutivo en la vida de las estrellas en que el enrojecimiento constituye una señal indicativa de juventud. Nuestra hipótesis indica que existe una pequeña variación en la masa de esos objetos en el transcurso del tiempo. Los objetos más jóvenes tendrían una masa un poco mayor. Por eso emitirían una luz más rojiza, dijo Fernandes Rossi.

José Tadeu Arantes
Agencia Fapesp

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