Representación del alineamiento de estrellas en el momento de su nacimiento. Imagen: Enrico Corsar
Un equipo internacional de científicos ha descubierto un sorprendente alineamiento de los ejes de rotación de las estrellas en un cúmulo galáctico, revelando las condiciones en las cuales las estrellas se formaron en nuestra galaxia, informa CEA en un comunicado.
Los cúmulos galácticos, también conocidos como estelares abiertos, son grupos de estrellas formados a partir de una misma nube molecular, sin estructura y en general asimétricos.
El resultado de esta investigación, publicada en la revista Nature Astronomy, se ha obtenido estudiando, gracias a la misión Kepler de la Nasa, un conjunto de gigantes rojas en dos antiguos cúmulos estelares abiertos en la Vía Láctea.
Observando directamente estas poblaciones estelares antiguas, los investigadores han descrito las condiciones que prevalecían en la época en la cual se formaron las estrellas en nuestra galaxia.
Han determinado específicamente el alineamiento de los ejes de rotación de las estrellas en dos cúmulos estelares abiertos, que cuestionan los modelos clásicos de formación de las estrellas.
Los resultados de este estudio, obtenido mediante la astrosismología, se acompañan de simulaciones 3D del hundimiento de nubes pre-estelares. La astrosismología es la ciencia que estudia la estructura interna de las estrellas pulsantes gracias a la interpretación de su espectro de frecuencias.
La mayor parte de las estrellas de la Vía Láctea se formaron por el hundimiento de una nube de gas gigante en las zonas oscurecidas por el gas y el polvo, lo que dificulta su observación directa. Por este motivo, la comprensión de los mecanismos que regulan la formación de las estrellas representa un gran desafío para la astrofísica moderna.
Nueva luz
Gracias a este descubrimiento, los científicos aportan nueva luz sobre estos procesos, hasta ahora poco conocidos, que desempeñan un papel importante en la evolución estelar y la formación planetaria, así como en la formación y evolución de nuestra galaxia.
Con la llegada de la fotometría espacial de alta precisión, la astrosismología ha demostrado su capacidad de sondear el interior de las estrellas y de determinar los parámetros fundamentales de las estrellas.
El equipo de investigadores analizó la luz emitida por unas cincuenta gigantes rojas con una masa comprendida entre 1-2 masas solares. Una gigante roja es una estrella gigante de masa baja o intermedia (menos de 8-9 masas solares) que, tras haber consumido el hidrógeno en su núcleo durante la etapa de secuencia principal, convirtiéndolo en helio por fusión nuclear, comienza a quemar hidrógeno en una cáscara alrededor del núcleo de helio inerte.
El medio centenar de estrellas analizadas se encuentra en dos antiguos cúmulos estelares abiertos de la Vía Láctea: el NGC 6791, que tiene 8.000 millones de años, y NGC 6819, que tiene 2.000 millones de años. Las estrellas de estos cúmulos fueron observadas durante cuatro años seguidos por el satélite Kepler de la NASA y presentan oscilaciones claramente observables que son parecidas a las del Sol.
Los cúmulos galácticos, también conocidos como estelares abiertos, son grupos de estrellas formados a partir de una misma nube molecular, sin estructura y en general asimétricos.
El resultado de esta investigación, publicada en la revista Nature Astronomy, se ha obtenido estudiando, gracias a la misión Kepler de la Nasa, un conjunto de gigantes rojas en dos antiguos cúmulos estelares abiertos en la Vía Láctea.
Observando directamente estas poblaciones estelares antiguas, los investigadores han descrito las condiciones que prevalecían en la época en la cual se formaron las estrellas en nuestra galaxia.
Han determinado específicamente el alineamiento de los ejes de rotación de las estrellas en dos cúmulos estelares abiertos, que cuestionan los modelos clásicos de formación de las estrellas.
Los resultados de este estudio, obtenido mediante la astrosismología, se acompañan de simulaciones 3D del hundimiento de nubes pre-estelares. La astrosismología es la ciencia que estudia la estructura interna de las estrellas pulsantes gracias a la interpretación de su espectro de frecuencias.
La mayor parte de las estrellas de la Vía Láctea se formaron por el hundimiento de una nube de gas gigante en las zonas oscurecidas por el gas y el polvo, lo que dificulta su observación directa. Por este motivo, la comprensión de los mecanismos que regulan la formación de las estrellas representa un gran desafío para la astrofísica moderna.
Nueva luz
Gracias a este descubrimiento, los científicos aportan nueva luz sobre estos procesos, hasta ahora poco conocidos, que desempeñan un papel importante en la evolución estelar y la formación planetaria, así como en la formación y evolución de nuestra galaxia.
Con la llegada de la fotometría espacial de alta precisión, la astrosismología ha demostrado su capacidad de sondear el interior de las estrellas y de determinar los parámetros fundamentales de las estrellas.
El equipo de investigadores analizó la luz emitida por unas cincuenta gigantes rojas con una masa comprendida entre 1-2 masas solares. Una gigante roja es una estrella gigante de masa baja o intermedia (menos de 8-9 masas solares) que, tras haber consumido el hidrógeno en su núcleo durante la etapa de secuencia principal, convirtiéndolo en helio por fusión nuclear, comienza a quemar hidrógeno en una cáscara alrededor del núcleo de helio inerte.
El medio centenar de estrellas analizadas se encuentra en dos antiguos cúmulos estelares abiertos de la Vía Láctea: el NGC 6791, que tiene 8.000 millones de años, y NGC 6819, que tiene 2.000 millones de años. Las estrellas de estos cúmulos fueron observadas durante cuatro años seguidos por el satélite Kepler de la NASA y presentan oscilaciones claramente observables que son parecidas a las del Sol.
En la misma dirección
La observación continua de miles de oscilaciones de esas estrellas ha permitido la medición precisa de la orientación del eje de rotación de cada estrella observada. El resultado ha sido sorprendente, ya que casi todas las estrellas (el 70%) muestran sus ejes de rotación alineados unos con los otros y apuntan en la misma dirección.
Teniendo en cuenta la morfología de los cúmulos de estrellas y las distancias que las separan entre sí en un cúmulo abierto, los científicos han concluido que este alineamiento en la misma dirección de los ejes de rotación no puede deberse a interacciones entre ellas, por lo que necesariamente ha debido producirse en el momento de la formación de los cúmulos, hace miles de millones de años.
Gracias a simulaciones hidrodinámicas digitales en 3D, los astrofísicos han podido reproducir las diferentes condiciones que se dieron en el momento de la formación de las estrellas. Estas simulaciones presentan variaciones en la cantidad de energía necesaria para la rotación inicial del proto-cúmulo (un cúmulo en proceso de formación) en relación a la energía asociada a las turbulencias.
De esta forma, han podido determinar con estas simulaciones que los ejes de las estrellas se alinean eficazmente cuando al menos el 50% de la energía total del proto-cúmulo se asocia con la rotación.
Esta constatación demuestra que las propiedades de rotación de la nube molecular (en particular su velocidad angular global) se transfirieron eficazmente a las estrellas individuales que se estaban formando en el interior de la nube. Además, constataron también que sólo las estrellas cuya masa es suficientemente importante (al menos el 0,7 de masa solar) pueden heredar estas propiedades.
En consecuencia, las estrellas menos masivas no poseen este alineamiento observado en los ejes de rotación porque su proceso de formación ha estado dominado en gran parte por las turbulencias que han desdibujado este movimiento angular.
Rafael García, también astrofísico del CEA, resume así el descubrimiento: “Ahora tenemos nuevas reglas de juego. El estudio del núcleo profundo de las gigantes rojas permite clarificar las condiciones primordiales de la formación de las estrellas en los cúmulos estelares de 8.000 millones de años, cuando el universo era todavía muy joven.”
Nuevas observaciones futuras que realizará la misión M3 Plato, de la Agencia Espacial Europea, permitirán confirmar y ampliar estos análisis en otros cúmulos estelares de nuestra galaxia.
La observación continua de miles de oscilaciones de esas estrellas ha permitido la medición precisa de la orientación del eje de rotación de cada estrella observada. El resultado ha sido sorprendente, ya que casi todas las estrellas (el 70%) muestran sus ejes de rotación alineados unos con los otros y apuntan en la misma dirección.
Teniendo en cuenta la morfología de los cúmulos de estrellas y las distancias que las separan entre sí en un cúmulo abierto, los científicos han concluido que este alineamiento en la misma dirección de los ejes de rotación no puede deberse a interacciones entre ellas, por lo que necesariamente ha debido producirse en el momento de la formación de los cúmulos, hace miles de millones de años.
Gracias a simulaciones hidrodinámicas digitales en 3D, los astrofísicos han podido reproducir las diferentes condiciones que se dieron en el momento de la formación de las estrellas. Estas simulaciones presentan variaciones en la cantidad de energía necesaria para la rotación inicial del proto-cúmulo (un cúmulo en proceso de formación) en relación a la energía asociada a las turbulencias.
De esta forma, han podido determinar con estas simulaciones que los ejes de las estrellas se alinean eficazmente cuando al menos el 50% de la energía total del proto-cúmulo se asocia con la rotación.
Esta constatación demuestra que las propiedades de rotación de la nube molecular (en particular su velocidad angular global) se transfirieron eficazmente a las estrellas individuales que se estaban formando en el interior de la nube. Además, constataron también que sólo las estrellas cuya masa es suficientemente importante (al menos el 0,7 de masa solar) pueden heredar estas propiedades.
En consecuencia, las estrellas menos masivas no poseen este alineamiento observado en los ejes de rotación porque su proceso de formación ha estado dominado en gran parte por las turbulencias que han desdibujado este movimiento angular.
Rafael García, también astrofísico del CEA, resume así el descubrimiento: “Ahora tenemos nuevas reglas de juego. El estudio del núcleo profundo de las gigantes rojas permite clarificar las condiciones primordiales de la formación de las estrellas en los cúmulos estelares de 8.000 millones de años, cuando el universo era todavía muy joven.”
Nuevas observaciones futuras que realizará la misión M3 Plato, de la Agencia Espacial Europea, permitirán confirmar y ampliar estos análisis en otros cúmulos estelares de nuestra galaxia.
Referencia
Spin alignment of stars in old open clusters. Nature Astronomy 1, Article number: 0064 (2017)
doi:10.1038/s41550-017-0064
Spin alignment of stars in old open clusters. Nature Astronomy 1, Article number: 0064 (2017)
doi:10.1038/s41550-017-0064