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ASTROFÍSICA

Más nitrógeno en el conglomerado

Estrellas con edades y composiciones distintas forman los más antiguos agrupamientos de materia de las galaxias

AAAstro_214Dalcanton, williams & caldwell / adam evansSurgidos hace entre 12 mil y 10 mil millones de años, los sistemas estelares más antiguos existentes en la Vía Láctea y otras galaxias son enormes conglomerados de materia, que agrupan cientos de miles de estrellas. En la Vía Láctea se conocen unos 160 sistemas de este tipo, distribuidos en forma de halo alrededor de la galaxia. Bajo la denominación técnica de conglomerados globulares, esas formaciones pueden albergar la clave para la comprensión de algunos de los misterios del Universo primigenio. Hasta el final de la década pasada, la idea corriente entre los astrofísicos era la de que todas las estrellas de un conglomerado se habrían formado simultáneamente y, básicamente, con una misma composición química. Observaciones más recientes, sin embargo, plantearon dudas con respecto a ese modelo, al evidenciar que en ciertos cúmulos globulares existen varias generaciones de estrellas, con diferentes edades y distintas concentraciones de ciertos elementos de la tabla periódica. En otras palabras, el proceso de formación de los conglomerados no debió haber sido tan sencillo como se supuso en el pasado.

En un artículo científico publicado el 10 de octubre en la revista Astrophysical Journal Letters por el astrofísico brasileño Ricardo Schiavon, docente de la Universidad John Moores de Liverpool, en Inglaterra, se refuerza esa sospecha actual. En el trabajo, Schiavon presenta una especie de ley que parece regir la dinámica implicada en el surgimiento de esos cúmulos de estrellas: cuanto mayor sea la masa de ese tipo de formación, mayor es la cantidad de nitrógeno presente en sus estrellas. Tal correlación se interpreta como una evidencia de que realmente existen varias generaciones de estrellas dentro de los conglomerados y de que las poblaciones estelares más jóvenes contienen más nitrógeno que las más antiguas. “Por primera vez se determinó de manera sólida una correlación empírica entre un parámetro global de los conglomerados globulares, tal como su masa, y la composición química de sus estrellas”, dice Schiavon. “Esa conexión reafirma la suposición de que los conglomerados sufrieron  efectivamente una evolución química intrínseca”. Con el paso del tiempo, en el medio interestelar de esos cúmulos, constituido por polvo y gas, se habría acumulado más nitrógeno ‒producido y emanado por las primeras generaciones de estrellas que se formaron allí‒ y esa mayor concentración de dicho elemento se fue incorporando progresivamente en la composición de las poblaciones subsiguientes de estrellas en el seno de esos sistemas.

Junto con colegas de Estados Unidos y de Canadá, el brasileño halló esa correlación luego de haber medido la luz total ‒la luminosidad promedio de todas las estrellas en 72 conglomerados de Andrómeda, la mayor galaxia espiral situada en las proximidades de la Vía Láctea. Más allá de estudiar la abundancia de nitrógeno, los investigadores analizaron las cantidades de carbono, hierro, magnesio y calcio en los conglomerados. Pero en esos casos, no se registró ninguna conexión evidente entre su masa y cualquiera de esos elementos. Aunque los conglomerados de nuestra propia galaxia se encuentran mucho más cerca, los investigadores optaron por trabajar con la galaxia vecina. “En cierto sentido, resulta más fácil estudiar los conglomerados de Andrómeda que los de nuestra galaxia, porque no debemos escudriñar en medio de una profusión de estrellas situadas en el ‘primer plano’ de nuestra visión”, dice el astrofísico Charlie Conroy, de la Universidad de California en Santa Cruz y coautor del trabajo. “Pero los resultados a los que arribamos deberían valer para los conglomerados de cualquier galaxia, incluso para la Vía Láctea”.

Estrellas de mediano porte
Las estrellas de porte intermedio, con una masa cuatro a ocho veces mayor que la del Sol, sintetizan grandes cantidades de nitrógeno. Como sólo se halló una correlación entre la masa de los conglomerados y la presencia de ese elemento en sus estrellas, los astrofísicos sospechan que el proceso de enriquecimiento químico suscitado en el interior de ese tipo de formación estelar ocurrió mediante la incorporación de materia eyectada por estrellas de tamaño mediano. Cuando alcanzan la edad promedio, tales estrellas expulsan gran cantidad de masa bajo la forma de vientos estelares. Dicho material, profusamente enriquecido en nitrógeno, contaminó el gas donde se formaron las generaciones más jóvenes de estrellas, que, como consecuencia, se tornaron más ricas en ese elemento.

Para la astrofísica Beatriz Barbuy, del Instituto de Astronomía, Geofísica y Ciencias Atmosféricas de la Universidad de São Paulo (IAG-USP), experta en la caracterización química de poblaciones estelares (quien no participó en el estudio de los cúmulos globulares), el trabajo de Schiavon y sus colegas fue realizado correctamente y presenta resultados consistentes. “La correlación hallada entre la masa y la abundancia de nitrógeno resulta importante, en vista de la gran resistencia que se tenía en el pasado a la idea del autoenriquecimiento de los conglomerados”, dice Barbuy. “Y también confirma las evidencias actuales que sugieren la existencia de diversas poblaciones sucesivas de estrellas en los conglomerados”.

Artículo científico
SCHIAVON, R.P. et alStar clusters in M31. V. Evidence for self-enrichment in old M31 clusters from integrated spectroscopyThe Astrophysical Journal Letters. v. 776, n. 1. 10 out. 2013.

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