Los antiguos cúmulos globulares acunan las estrellas supermasivas

0
111

Nuestra majestuosa Galaxia de la Vía Láctea en espiral está rodeada por más de 150 antiguos cúmulos globulares , cada uno de los cuales alberga cientos de miles de estrellas brillantes que están muy juntas y se mantienen en su lugar por gravedad. Los cúmulos globulares son colecciones esféricas de estrellas que orbitan alrededor del núcleo de sus galaxias anfitrionas como satélites, y las estrellas que habitan en estos dens cúmulos estelares son muy antiguas. De hecho, son casi tan viejos como el Universo mismo. En junio de 2020, un equipo de astrofísicos internacionales anunció que podrían haber resuelto un misterio intrigante que ha hechizado y desconcertado a los científicos durante más de medio siglo: ¿por qué las estrellas más antiguas realizan su misterioso ballet dentro de cúmulos globulares hechos de material diferente? de otras estrellas encontradas en nuestra galaxia? Aunque los cúmulos globulares albergan algunas de las estrellas más antiguas nacidas en cualquier galaxia, no se conocen bien ni sus orígenes ni el papel que desempeñan en la evolución galáctica. Sin embargo, parece que se formaron como parte de la formación de estrellas que ocurre en sus galaxias anfitrionas, en lugar de como galaxias separadas. No se sabe si las estrellas que habitan estos cúmulos nacen como una sola generación, o si nacen como miembros de muchas generaciones estelares durante varios cientos de millones de años. Sin embargo, debido a que en muchos grupos, la mayoría de las estrellas se encuentran aproximadamente en la misma etapa de la evolución estelar, parece indicar que todas nacieron aproximadamente al mismo tiempo.

Desde la década de 1960, los astrofísicos han comprendido que la mayoría de los habitantes estelares de estos hermosos cúmulos no contienen los mismos elementos químicos que las otras estrellas en nuestra Vía Láctea, y estos elementos no podrían haber sido fabricados dentro de las mismas estrellas. Esto se debe a que las temperaturas requeridas para producirlas son aproximadamente 10 veces más altas que las temperaturas de estas estrellas.

Los astrofísicos de la Universidad de Surrey en el Reino Unido ahora proponen que las estrellas súper masivas , que tienen masas decenas de miles de veces más que la masa de nuestro Sol, nacieron al mismo tiempo que sus cúmulos globulares anfitriones . En ese momento, los cúmulos estaban llenos de gas denso del que se formaban nuevas estrellas bebés. A medida que las protoestrellas recién nacidas reunían más y más gas, se acercaban tanto que chocaron físicamente y se fusionaron para crear una estrella supermasiva como resultado de un proceso de colisión fuera de control. La estrella supermasiva nace lo suficientemente caliente como para fabricar todos los elementos atómicos observados, y luego «contamina» a sus estrellas hermanas con los mismos elementos químicos atómicos observados por los astrónomos en la actualidad.

Behemoth estelares antiguos

Las estrellas supermasivas son estrellas con masas que son más de 50 veces las de nuestro Sol, y estas estrellas gigantes siguen caminos muy diferentes a las estrellas más pequeñas cuando se alejan de la secuencia principal del Diagrama de Evolución Estelar de Hertzsprung-Russell (Diagrama HR). Una estrella de secuencia principal que supera las 8 masas solares tiene la capacidad de fusionar elementos atómicos más pesados ​​que el carbono en su núcleo abrasador, lo que hace que la estrella masiva tenga un destino muy diferente al de sus parientes estelares menos masivos.

En la terminología que usan los astrónomos, un metal regresa a todos los elementos atómicos más pesados ​​que el helio. Solo el hidrógeno, el helio y las trazas de litio se produjeron en el nacimiento del Big Bang del Universo hace 13.800 millones de años. Todos los metales más pesados fueron fabricados por las estrellas.

Como todas las estrellas, las estrellas muy masivas se alejan de la secuencia principal de la quema de hidrógeno cuando han logrado quemar el suministro necesario de combustible de hidrógeno en sus núcleos. Además, las estrellas supermasivas experimentan algunos eventos iniciales que son similares a los de sus parientes de menor masa. Esto significa que, al principio, una estrella masiva tiene una capa de hidrógeno que luego es seguida por un núcleo que fusiona el helio en carbono. Después de eso, el núcleo de fusión de helio es rodeado por carcasas de helio e hidrógeno.

El camino que una estrella de 8 masas solares toma a través del Diagrama de HR es esencialmente una línea recta: se mantiene casi en la misma luminosidad a medida que se enfría. Sin embargo, históricamente, una estrella de 8 masas solares perece en una violenta y brillante explosión de supernova. La estrella extremadamente pesada, después de haber sido volada en pedazos, deja atrás un agujero negro de masa estelar. El lote de metales pesados ​​que la estrella progenitora masiva ha logrado producir, a través del proceso de nucleosíntesis estelar, se arroja al espacio interestelar donde pueden encontrarse otra vez con otra nube molecular gigante, como la que sirvió como una cuna para la estrella progenitora masiva ahora muerta. En este punto, el proceso de nacimiento de estrellas comienza nuevamente, con los metales fabricados por la estrella progenitora muerta incorporándose en bebés estelares nuevos, brillantes y ardientes.

En general, hay tres generaciones estelares. Las estrellas de Población I , como nuestro Sol, son las más jóvenes y contienen el mayor contenido de metal , porque han sido ricamente dotadas por generaciones anteriores de estrellas que las produjeron en sus hornos de fusión nuclear . Las estrellas de la Población III son las más antiguas, y se cree que nacieron de manera diferente a las dos generaciones estelares más jóvenes. Esto se debe a que las estrellas de la Población III se formaron a partir de los elementos atómicos prístinos más ligeros nacidos en el nacimiento del Universo del Big Bang hace unos 14 mil millones de años. Las estrellas de la Población III son súper masivas , así como agotadas de metales porque no había existido una generación estelar anterior antes de que contribuyeran a su nuevo suministro de metales pesados . El oxígeno que respiras, el hierro en tu sangre, el suelo benefician tus pies, el agua que bebes y el calcio en tus huesos se formaron en los corazones de fusión nuclear de las innumerables estrellas del Universo.

Entre las poblaciones I y III hay, por supuesto, una Población II. Las estrellas de la Población II contienen pequeñas cantidades de metales producidos por las estrellas anteriores de la Población III . Sin embargo, todas las estrellas, a pesar de su generación, están compuestas principalmente de hidrógeno.

Los cúmulos globulares generalmente se encuentran en el halo de una galaxia, y comúnmente albergan a cientos de miles de estrellas antiguas, pobres en metales . Los globulares están libres de gas y polvo, y por esta razón se presume que todo su suministro de gas y polvo se convirtió en estrellas hace mucho tiempo.

Globulares

Los cúmulos globulares tienen formas esféricas porque están unidos muy estrechamente por la fuerza de la gravedad. Esta es también la razón por la que estos hermosos grupos tienen densidades estelares relativamente altas hacia sus centros.

Los cúmulos globulares obtuvieron su nombre del latín globulus , una pequeña esfera. Mientras que los globulares se encuentran en el halo galáctico, sus primos mucho menos densos, los cúmulos estelares abiertos, generalmente se encuentran en el disco galáctico . Los globulares albergan más estrellas y probablemente son más antiguos que los cúmulos abiertos. Hay aproximadamente 150 globulares conocidos que rodean nuestra Vía Láctea, con perp 10 a 20 más aún por descubrir. De hecho, los cúmulos globulares son ocupantes bastante comunes del zoológico cósmico. En general, las galaxias más grandes albergan un mayor número de estos objetos esféricos estrellados que las galaxias más pequeñas. Por ejemplo, el gran vecino en espiral de nuestra Vía Láctea, la galaxia de Andrómeda , puede albergar hasta 500 globulares que habitan en su halo. Algunas galaxias elípticas gigantes (con forma de fútbol), especialmente las que están ubicadas en los centros de cúmulos de galaxias, como M87, pueden poseer hasta 13,000 globulares.

Cada galaxia de masa suficiente en nuestro Grupo Local de la Vía Láctea tiene un grupo de acompañamiento de cúmulos globulares . El Grupo Local de galaxias, que contiene nuestra propia Galaxia y Andrómeda , alberga más de 54 galaxias que se extienden a lo largo de un diámetro de casi 10 millones de años luz. Entre mil millones y un billón de años a partir de ahora, todos se encontrarán y se fusionarán para crear una única galaxia gigantesca.

La galaxia enana de Sagitario y la todavía hipotética galaxia enana mayor de Canis parecen estar en el proceso de contribuir con sus globulares acompañantes (como Palomar 12) a nuestra Vía Láctea, mucho más grande. Esto proporciona un indicio importante de cuántos de los cúmulos globulares de nuestra Galaxia se adquirieron hace mucho tiempo.

Los globulares asociados a la Gran Nube de Magallanes (LMC) , una galaxia satélite amorfa de nuestra Vía Láctea, muestran una población bimodal. Hace mucho tiempo, cuando eran jóvenes, estos globulares LMC probablemente se encontraron con gigantescas nubes moleculares que desencadenaron un rendimiento importante del nacimiento de estrellas. Esta era de nacimiento de estrellas fue relativamente corta, en comparación con la antigüedad de muchos cúmulos globulares. Algunos astrónomos han sugerido que esta multiplicidad en las poblaciones estelares puede tener un origen dinámico. Por ejemplo, en la galaxia Antennae , el Telescopio Espacial Hubble (HST) ha detectado grupos de cúmulos que existen en regiones de la galaxia que abarcan cientos de parsecs, donde muchos de los cúmulos están destinados a toparse entre sí y luego fusionarse. Muchos de ellos muestran un rango significativo en edades, y por lo tanto es posible que se diferencien las metalicidades , y su futura fusión podría dar lugar a agrupaciones que muestren una distribución bimodal o incluso múltiple de poblaciones.

Los globulares surgen principalmente en regiones de nacimiento de estrellas eficientes, y donde el medio interestelar tiene una densidad más alta que en las regiones más comunes de nacimiento de estrellas. Se ha observado que los cúmulos globulares se forman en regiones de estallido estelar y en galaxias que interactúan. Los estudios también han mostrado una correlación interesante entre la masa del centro de supermasivo agujero negro s y la abundancia de los sistemas de cluster globulares de galaxias (espiral «sin brazos») elípticas y lenticulares. La masa del agujero negro supermasivo residente en elípticas y lenticulares está frecuentemente cerca de la masa combinada de los globulares de la galaxia anfitriona .

Los agujeros negros supermasivos probablemente acechan los corazones secretos de cada gran galaxia en el Universo, y se divierten en masas que son millones o billones de veces la de nuestro Sol.

No se conocen cúmulos globulares que muestren un nacimiento de estrellas activo. Esta observación es consistente con la perspectiva de que los globulares son típicamente los objetos más antiguos que pertenecen a una galaxia. Esto significa que estaban entre las primeras colecciones de estrellas que nacieron. Se cree que las vastas regiones de formación de estrellas denominadas supercúmulos de estrellas , como Westerlund 1 en nuestra propia galaxia, son los precursores de los cúmulos globulares.

La extraña historia de las estrellas globulares y supermasivas

El Dr. Mark Gieles, investigador principal del proyecto de la Universidad de Surrey, explicó en un comunicado de prensa de la Universidad de Surrey del 21 de junio de 2020 que «lo que es realmente novedoso en nuestro modelo es que la formación de las estrellas supermasivas y los cúmulos globulares son íntimamente vinculado, y este nuevo mecanismo es el primer modelo que puede formar suficiente material para contaminar el grupo, y con la abundancia correcta de diferentes elementos, lo que ha sido un desafío de larga data «.

El equipo propone una serie de formas diferentes para probar su nuevo modelo de cúmulos globulares y formación de estrellas súper masiva con telescopios existentes y emergentes, que tendrán la capacidad de profundizar en las misteriosas y secretas regiones donde los cúmulos globulares se formaron por primera vez hace mucho tiempo, cuando nuestro universo era joven

DEJA UNA RESPUESTA

tu comentario
Tu Nombre