El estudio de los cúmulos de estrellas jóvenes se ha revelado como una extraordinaria herramienta para el conocimiento del Universo
Esta gallega de nacimiento conoce el Camino de Santiago aunque nunca lo haya recorrido: primero porque el camino portugués pasaba justo al lado de la casa de sus abuelos paternos, segundo por haber estudiado en esa bella ciudad que es Santiago de Compostela, con sus calles empedradas y su característico olor a piedra mojada y, tercero, porque lo estudia desde otra perspectiva: mirando al cielo.
El Camino de Santiago celeste es nuestra Vía Láctea. Se le conoce en España con ese nombre porque los peregrinos que marchaban hasta Santiago desde Europa usaban la posición de la Vía Láctea en el cielo, en verano nordeste-sureste, como referencia para poder seguir la senda y llegar a su destino. Por otro lado, el nombre Vía Láctea proviene de la mitología griega y en latín significa "camino de leche" porque en el cielo parece como un camino difuso, una mancha de color blanquecino que contrasta con la oscuridad del fondo. Según los griegos se trataba de la leche derramada por Hera, esposa de Zeus, quien se negó a amamantar a Heracles. En una ocasión lo acercaron a su pecho mientras dormía, pero Hera despertó, lo retiró suavemente y la leche se derramó por los cielos, dando forma a esa mancha lechosa tan sugerente que recorre nuestro cielo nocturno.
Pero hubo otras interpretaciones filosóficas. Un astrónomo llamado Demócrito (460-370 a.C.) sugirió que aquel haz blanquecino era en realidad un conglomerado de muchísimas estrellas. Su idea no halló respaldo en su época y tan solo hacia el año 1609 de nuestra era el astrónomo Galileo Galilei haría uso de su telescopio para observar el cielo y constatar que esa hipótesis era correcta pues, donde quiera que mirase, el firmamento se encontraba lleno de estrellas, muchas de ellas invisibles a simple vista. Empezaba, por lo tanto, el proceso de investigar cuál era la estructura de nuestra galaxia, sobre la que a día de hoy todavía existen interrogantes.
La Vía Láctea es la galaxia en la que vivimos, tiene forma espiral y contiene alrededor de doscientos mil millones de estrellas, incluyendo nuestro Sol. Mide aproximadamente cien mil años luz de diámetro y alrededor de diez mil años luz de espesor. Que se vea como una banda borrosa de color blanquecino surcando nuestro cielo estrellado se debe a la cantidad de estrellas y al gas interestelar que contiene.
Podemos dividir la Vía Láctea en tres componentes fundamentales: el halo, el disco y el bulbo. El halo galáctico engloba la galaxia, tiene una densidad de estrellas muy baja y alberga la mayor parte de los cúmulos globulares, formados por estrellas viejas. El bulbo o núcleo galáctico se sitúa en el centro, es la zona de la galaxia con mayor densidad de estrellas, tiene una forma esferoidal achatada y parece girar como un sólido rígido. En el centro galáctico reside un gran agujero negro de unos cuatro millones de masas solares que los astrónomos denominamos Sagitario A. El disco se caracteriza por sus cuatro brazos espirales y es la componente galáctica que contiene mayor cantidad de gas, donde todavía se producen los procesos de formación estelar y, por lo tanto, donde se encuentran las estrellas jóvenes.
Una de las maneras de caracterizar este disco galáctico consiste en estudiar los cúmulos de estrellas jóvenes que pueblan sus diferentes regiones. El estudio de la distribución espacial del sistema de cúmulos galácticos nos proporciona información acerca de la estructura de la Vía Láctea. Además, al estudiar varios cúmulos situados en zonas distintas y con diferentes composiciones podemos obtener información sobre la evolución del disco galáctico.
El estudio de los cúmulos
¿Cómo estudiamos un cúmulo? Analizando las estrellas que lo componen. Actualmente conocemos cómo las estrellas producen y emiten su energía, en qué cantidad y durante cuánto tiempo. Comparando la cantidad de luz observada en diferentes bandas del espectro con modelos teóricos podemos determinar a qué distancia se encuentra la estrella, qué edad tiene y el enrojecimiento que ha sufrido. Esto último significa que la luz que nos llega de las estrellas es menos intensa cuanto mayor sea la distancia que tiene que recorrer. También, en el supuesto de que la estrella se encuentre en proceso de formación, aún conserva polvo o gas de la nube a partir de la que se formó, lo que produce que su luz nos llegue con menor intensidad.
Los cúmulos estelares abiertos jóvenes constituyen excelentes herramientas para comprender cómo se forman las estrellas y su evolución, porque las estrellas miembros de un cúmulo surgen de la misma nube de gas, de modo que coinciden en composición química, distancia y edad, y solo se diferencian en la masa. Así, su estudio nos permite obtener información fundamental sobre el papel que juega la masa de las estrellas en la evolución estelar y por eso los cúmulos con estrellas de diferentes masas resultan excelentes laboratorios para el estudio de la formación de la componente estelar del disco galáctico.
Desde hace varios años, algunos miembros del Grupo de Sistemas Estelares (Stellar System Group, SSG), del que formo parte lleva a cabo un programa observacional de cúmulos estelares que contienen estrellas masivas. Las observaciones se realizan desde el telescopio de 1,5 metros del Observatorio de Sierra Nevada (OSN) en Granada, desde el Telescopio Óptico Nórdico (NOT) del Observatorio del Roque de los Muchachos (La Palma) y desde el telescopio 3,5 metros del Observatorio de Calar Alto en Almería.
Nuestro principal objetivo reside en conocer cómo se forma un cúmulo así como las estrellas masivas, con varias veces la masa del Sol, que residen en él. Existen tres teorías que buscan explicar cómo se forman las estrellas masivas: el colapso monolítico de un núcleo protoestelar (a partir de un fragmento de la propia nube se forma una estrella masiva), la coalescencia de dos núcleos protoestelares de baja masa (de la nube se forman estrellas de inferior masa que después se fusionan para formar una estrella de mayor masa) y la acreción competitiva dentro de la nube molecular, donde varias estrellas se estarían formando y compitiendo entre ellas para seguir acumulando material hasta formar una estrella masiva.
La mayoría de las estrellas masivas no se generan de forma aislada sino que parecen concentrarse en cúmulos, sistemas trapecios o sistemas binarios. Nosotros tomamos los cúmulos como el escenario para la formación de estos objetos. Además, la forma de los cúmulos parece variar de una región a otra así como con la edad, lo que nos lleva a pensar que la formación de las estrellas depende del entorno donde se forman o que se forman todas de la misma manera pero luego su evolución dinámica difiere. Todo esto es todavía tema de debate.
Búsqueda de respuestas
Para intentar responder a todas estas incógnitas realizamos estudios de una muestra de cúmulos de ambos hemisferios y, a través de las observaciones tanto en óptico como en el infrarrojo, pretendemos caracterizar la población estelar del cúmulo. Con el análisis de nuestras observaciones calculamos la edad, la distancia y el enrojecimiento, así como la distribución espacial de las estrellas en el cúmulo y su función de masas. Tenemos cúmulos en diferentes estados evolutivos, distancias (entre mil y cinco mil parsecs), edades (entre uno y cuarenta millones de años) y en dos entornos diferenciados (cúmulos aislados donde ya no quedan restos de la nube primigenia y cúmulos dentro de nubes moleculares que todavía presentan actividad de formación de estrellas).
Al disponer de toda esta variedad de situaciones podemos estudiar si existen correlaciones entre edad y entorno, o bien entre distribución espacial y estado evolutivo. Del mismo modo nuestros objetos se encuentran distribuidos en diferentes zonas del disco galáctico, lo que nos sirve para también ver si existe relación entre las propiedades del cúmulo y el lugar del disco donde se encuentran. De este modo intentamos estudiar el disco de nuestra galaxia de modo local y global.
Finalmente, quisiera destacar nuestra participación en la misión Gaia, que será lanzada el próximo mes de diciembre y creará un mapa tridimensional con más de mil millones de estrellas determinando su posición y movimiento con alta precisión. En la actualidad se está llevando a cabo un programa de observaciones desde tierra utilizando los telescopios del Observatorio Europeo Austral (ESO) para complementar los datos que la misión nos proporcionará. Dentro de este programa se realizan observaciones espectroscópicas de cúmulos estelares del hemisferio sur y nuestro grupo forma parte de esta colaboración internacional desempeñando un papel importante en la elección de los objetos a estudiar y en el análisis previo de los mismos.
Con todos estos programas observacionales en marcha, más el avance en los modelos teóricos, esperamos en un futuro no muy lejano conocer con mayor precisión la galaxia en la que vivimos y realizar un estudio exhaustivo de la formación, evolución y características de las distintas poblaciones estelares que constituyen el disco galáctico, nuestro querido Camino de Santiago celeste, para así conocer mejor el universo en el que vivimos.
El Camino de Santiago celeste es nuestra Vía Láctea. Se le conoce en España con ese nombre porque los peregrinos que marchaban hasta Santiago desde Europa usaban la posición de la Vía Láctea en el cielo, en verano nordeste-sureste, como referencia para poder seguir la senda y llegar a su destino. Por otro lado, el nombre Vía Láctea proviene de la mitología griega y en latín significa "camino de leche" porque en el cielo parece como un camino difuso, una mancha de color blanquecino que contrasta con la oscuridad del fondo. Según los griegos se trataba de la leche derramada por Hera, esposa de Zeus, quien se negó a amamantar a Heracles. En una ocasión lo acercaron a su pecho mientras dormía, pero Hera despertó, lo retiró suavemente y la leche se derramó por los cielos, dando forma a esa mancha lechosa tan sugerente que recorre nuestro cielo nocturno.
Pero hubo otras interpretaciones filosóficas. Un astrónomo llamado Demócrito (460-370 a.C.) sugirió que aquel haz blanquecino era en realidad un conglomerado de muchísimas estrellas. Su idea no halló respaldo en su época y tan solo hacia el año 1609 de nuestra era el astrónomo Galileo Galilei haría uso de su telescopio para observar el cielo y constatar que esa hipótesis era correcta pues, donde quiera que mirase, el firmamento se encontraba lleno de estrellas, muchas de ellas invisibles a simple vista. Empezaba, por lo tanto, el proceso de investigar cuál era la estructura de nuestra galaxia, sobre la que a día de hoy todavía existen interrogantes.
La Vía Láctea es la galaxia en la que vivimos, tiene forma espiral y contiene alrededor de doscientos mil millones de estrellas, incluyendo nuestro Sol. Mide aproximadamente cien mil años luz de diámetro y alrededor de diez mil años luz de espesor. Que se vea como una banda borrosa de color blanquecino surcando nuestro cielo estrellado se debe a la cantidad de estrellas y al gas interestelar que contiene.
Podemos dividir la Vía Láctea en tres componentes fundamentales: el halo, el disco y el bulbo. El halo galáctico engloba la galaxia, tiene una densidad de estrellas muy baja y alberga la mayor parte de los cúmulos globulares, formados por estrellas viejas. El bulbo o núcleo galáctico se sitúa en el centro, es la zona de la galaxia con mayor densidad de estrellas, tiene una forma esferoidal achatada y parece girar como un sólido rígido. En el centro galáctico reside un gran agujero negro de unos cuatro millones de masas solares que los astrónomos denominamos Sagitario A. El disco se caracteriza por sus cuatro brazos espirales y es la componente galáctica que contiene mayor cantidad de gas, donde todavía se producen los procesos de formación estelar y, por lo tanto, donde se encuentran las estrellas jóvenes.
Una de las maneras de caracterizar este disco galáctico consiste en estudiar los cúmulos de estrellas jóvenes que pueblan sus diferentes regiones. El estudio de la distribución espacial del sistema de cúmulos galácticos nos proporciona información acerca de la estructura de la Vía Láctea. Además, al estudiar varios cúmulos situados en zonas distintas y con diferentes composiciones podemos obtener información sobre la evolución del disco galáctico.
El estudio de los cúmulos
¿Cómo estudiamos un cúmulo? Analizando las estrellas que lo componen. Actualmente conocemos cómo las estrellas producen y emiten su energía, en qué cantidad y durante cuánto tiempo. Comparando la cantidad de luz observada en diferentes bandas del espectro con modelos teóricos podemos determinar a qué distancia se encuentra la estrella, qué edad tiene y el enrojecimiento que ha sufrido. Esto último significa que la luz que nos llega de las estrellas es menos intensa cuanto mayor sea la distancia que tiene que recorrer. También, en el supuesto de que la estrella se encuentre en proceso de formación, aún conserva polvo o gas de la nube a partir de la que se formó, lo que produce que su luz nos llegue con menor intensidad.
Los cúmulos estelares abiertos jóvenes constituyen excelentes herramientas para comprender cómo se forman las estrellas y su evolución, porque las estrellas miembros de un cúmulo surgen de la misma nube de gas, de modo que coinciden en composición química, distancia y edad, y solo se diferencian en la masa. Así, su estudio nos permite obtener información fundamental sobre el papel que juega la masa de las estrellas en la evolución estelar y por eso los cúmulos con estrellas de diferentes masas resultan excelentes laboratorios para el estudio de la formación de la componente estelar del disco galáctico.
Desde hace varios años, algunos miembros del Grupo de Sistemas Estelares (Stellar System Group, SSG), del que formo parte lleva a cabo un programa observacional de cúmulos estelares que contienen estrellas masivas. Las observaciones se realizan desde el telescopio de 1,5 metros del Observatorio de Sierra Nevada (OSN) en Granada, desde el Telescopio Óptico Nórdico (NOT) del Observatorio del Roque de los Muchachos (La Palma) y desde el telescopio 3,5 metros del Observatorio de Calar Alto en Almería.
Nuestro principal objetivo reside en conocer cómo se forma un cúmulo así como las estrellas masivas, con varias veces la masa del Sol, que residen en él. Existen tres teorías que buscan explicar cómo se forman las estrellas masivas: el colapso monolítico de un núcleo protoestelar (a partir de un fragmento de la propia nube se forma una estrella masiva), la coalescencia de dos núcleos protoestelares de baja masa (de la nube se forman estrellas de inferior masa que después se fusionan para formar una estrella de mayor masa) y la acreción competitiva dentro de la nube molecular, donde varias estrellas se estarían formando y compitiendo entre ellas para seguir acumulando material hasta formar una estrella masiva.
La mayoría de las estrellas masivas no se generan de forma aislada sino que parecen concentrarse en cúmulos, sistemas trapecios o sistemas binarios. Nosotros tomamos los cúmulos como el escenario para la formación de estos objetos. Además, la forma de los cúmulos parece variar de una región a otra así como con la edad, lo que nos lleva a pensar que la formación de las estrellas depende del entorno donde se forman o que se forman todas de la misma manera pero luego su evolución dinámica difiere. Todo esto es todavía tema de debate.
Búsqueda de respuestas
Para intentar responder a todas estas incógnitas realizamos estudios de una muestra de cúmulos de ambos hemisferios y, a través de las observaciones tanto en óptico como en el infrarrojo, pretendemos caracterizar la población estelar del cúmulo. Con el análisis de nuestras observaciones calculamos la edad, la distancia y el enrojecimiento, así como la distribución espacial de las estrellas en el cúmulo y su función de masas. Tenemos cúmulos en diferentes estados evolutivos, distancias (entre mil y cinco mil parsecs), edades (entre uno y cuarenta millones de años) y en dos entornos diferenciados (cúmulos aislados donde ya no quedan restos de la nube primigenia y cúmulos dentro de nubes moleculares que todavía presentan actividad de formación de estrellas).
Al disponer de toda esta variedad de situaciones podemos estudiar si existen correlaciones entre edad y entorno, o bien entre distribución espacial y estado evolutivo. Del mismo modo nuestros objetos se encuentran distribuidos en diferentes zonas del disco galáctico, lo que nos sirve para también ver si existe relación entre las propiedades del cúmulo y el lugar del disco donde se encuentran. De este modo intentamos estudiar el disco de nuestra galaxia de modo local y global.
Finalmente, quisiera destacar nuestra participación en la misión Gaia, que será lanzada el próximo mes de diciembre y creará un mapa tridimensional con más de mil millones de estrellas determinando su posición y movimiento con alta precisión. En la actualidad se está llevando a cabo un programa de observaciones desde tierra utilizando los telescopios del Observatorio Europeo Austral (ESO) para complementar los datos que la misión nos proporcionará. Dentro de este programa se realizan observaciones espectroscópicas de cúmulos estelares del hemisferio sur y nuestro grupo forma parte de esta colaboración internacional desempeñando un papel importante en la elección de los objetos a estudiar y en el análisis previo de los mismos.
Con todos estos programas observacionales en marcha, más el avance en los modelos teóricos, esperamos en un futuro no muy lejano conocer con mayor precisión la galaxia en la que vivimos y realizar un estudio exhaustivo de la formación, evolución y características de las distintas poblaciones estelares que constituyen el disco galáctico, nuestro querido Camino de Santiago celeste, para así conocer mejor el universo en el que vivimos.
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