Mira, la estrella cometa

Los cúmulos estelares de NGC 5253

El viernes pasado, el Observatorio Europeo Austral (ESO) publicó una estudio sobre formación de cúmulos de estrellas en la galaxia enana azul NGC 5253.

El ciclo irreversible de las estrellas

Una de las cuestiones claves de la Astrofísica actual es conocer cómo sucede la formación de las estrellas dentro de las galaxias. Las estrellas son los elementos principales del Universo, unas gigantescas cocinas cósmicas que consumen hidrógeno y sintetizan elementos más pesados. Y no sólo elementos químicos, sino también moléculas algo más complejas (en las atmósferas de las estrellas más grandes y frías, las gigantes rojas). Precisamente, estas moléculas formarán los granos de polvo que luego se diseminan por las galaxias, al igual que lo hacen los nuevos elementos químicos creados en su interior: se produce un ciclo irreversible que enriquece el material del Universo. Las estrellas que se crean en estos momentos son mucho más ricas en materiales pesados que las estrellas que se formaron hace 5000 millones de años.

Precisamente, dentro del grupo de las estrellas en formación, las estrellas masivas son las más importantes, porque evolucionan muy rápidamente (una estrella consume muchísimo más rápido su combustible al ser más masiva: una estrella como el Sol tiene una vida de 10000 millones de años, una estrella de 10 veces la masa del Sol no llega a los 100 millones de años), explotando como supernovas. Así, al ser tan masivas y brillantes, emiten mucha luz en las longitudes del ultravioleta, por lo que son las responsables de la excitación del gas que tienen a su alrededor (así vemos a las nebulosas). Por otro lado, al morir como supernova inyectan una gran cantidad de energía (mecánica) dentro del medio interestelar (choques de materia), que puede llegar a desencadenar en nueva formación estelar.

Las estrellas no nacen solas dentro de una nube de gas: normalmente, nacen cientos o miles de ellas, todas prácticamente con la misma composición química (han nacido de la misma nebulosa), pero difiriendo mucho en masa. Las estrellas masivas son las más raras, pero aún así siguen siendo las más importantes en la evolución del grupo. Las estrellas menos masivas, enanas marrones incluidas, están a merced de lo que hagan estas estrellas gordotas en sus primeros 4 –6 millones de años. Todas ellas forman cúmulos de estrellas. Los cúmulos de estrellas de nuestra Galaxia que los astrónomos aficionados conocen, como las Pléyades, se formaron hace unos 150 millones de años. Otro buen ejemplo, el cúmulo del Trapecio, dentro de la Nebulosa de Orión, no tiene más de 2 ó 3 millones de años.

La formación de las estrellas en las galaxias

En las galaxias espirales, donde la formación estelar sucede continuamente (las elípticas han agotado casi todo su gas y apenas forman estrellas), se puede entender la formación estelar por la propia estructura espiral, que concentra la densidad de materia en los brazos espirales y hace disparar la creación de las estrellas. ¿Pero qué sucede en las galaxias enanas? Vuelvo y revuelvo a mi tema de tesis, ay, pero es cierto. No se sabe exactamente cómo ocurre. Y las galaxias, según los modelos cosmológicos, comenzaron siendo pequeñas entidades parecidas a galaxias enanas. ¿Cómo se formaron las estrellas ahí, además, sin existir el polvo que actúa como refrigerante? Aún quedan muchas preguntas por responder (afortunadamente para mí).

Las galaxias enanas azules reciben este nombre porque son enanas (esto es, pequeñas y poco masivas, en comparación con galaxias como la Vía Láctea, por lo que no pueden tener estructura espiral) y porque su color es básicamente azul (que es sinónimo de una alta formación estelar: las estrellas más azules son las más jóvenes, más calientes, más masivas y las más energéticas; mientras que las rojas son las más viejas, las más frías y las menos masivas). Cuando se descubrieron en los años 70 se clasificaron como regiones H II extragalácticas, o sea, nebulosas extragalácticas (ahora son más conocidas como galaxias starbursts), porque sus espectros eran similares a las nebulosas que se encuentran en nuestra Galaxia. Se encontró que forman estrellas a una velocidad brutal, tan grande que en pocos millones de años agotarían todo su gas. Algunas estrellas masivas eran tan deslumbrantes que producían sus propias rayas espectrales, me refiero a las Galaxias Wolf-Rayet (WR). No todas las galaxias WR son galaxias enanas azules, pero sí una gran parte de ella. Pero eso no es lo importante ahora. La cosa es que las galaxias enanas azules son objetos muy parecidos a las primitivas galaxias, de ahí la importancia de poder estudiar, en objetos de nuestro entorno local, objetos que están absolutamente fuera de nuestro alcance, perdidos en el origen del Universo.

NGC 5253 y sus cúmulos de estrellas

NGC 5253 está a 11 millones de años luz en la constelación de Centauro. Se trata así de una de las galaxias enanas azules más cercanas. Recientemente, un grupo de astrónomos liderado por Leonardo Vanzi (de ESO) ha obtenido unas imágenes en infrarrojo cercano usando el telescopio Antu de 8.2m VLT. Además, como las imágenes en infrarrojo se consiguieron en una condiciones excelentes (medido con lo que los astrónomos llaman seeing, que era de 0,4 segundos de arco) combinaron estas imágenes con otras obtenidas hace unos años con el Telescopio Espacial Hubble en la región óptica del espectro.

Como se aprecia en la imagen que acompaña este artículo, muchos colorines (falsos) en una imagen que no es excesivamente espectacular, pero que da mucha información. Aparte de la gran cantidad de cúmulos de estrellas que se resuelven ahora, quizás una de los rasgos que distinguen a NGC 5253 (esto es sólo su parte central; la galaxia es mucho mayor) es ese hueco oscuro, a la derecha y mitad de la imagen (como si le hubiesen dado un bocado a la galaxia). Pero aparecen objetos en rojo, esto es, objetos que no se ven en el óptico pero sí en el infrarrojo cercano (el color rojo lo proporciona la nueva imagen del VLT en infrarrojo cercano). Los colores informan así no sólo de la edad de cada cúmulo de estrellas, sino también de cómo el polvo absorbe la luz en cada zona concreta.

Midiendo el tamaño y el brillo en infrarrojo de cada de estos objetos absorbidos en el óptico, se pueden diferenciar las estrellas individuales de los cúmulos de estrellas. De descubrieron de esta forma 115 cúmulos de estrellas, de los que más de 50 eran más jóvenes que 20 millones de años, muy jóvenes por tanto. También se ha podido derivar la masa de los cúmulos, parecidas a los encontrados en otras galaxias. Sin duda, la mayor sorpresa ha sido encontrar tantos cúmulos de estrellas ahí, en una galaxia tan pequeña como NGC 5253.

Otras imágenes obtenidas en longitudes de onda más larga (en la banda L del infrarrojo, a 37 000 A) aportan más información. Ahora aparece un único objeto en el interior de NGC 5253, que emite tanta luz en el infrarrojo como toda la galaxia en el óptico. Por lo tanto, debe tratarse de un objeto muy joven (poco millones de años), muy masivo (más de un millón de masas solares) inmerso en una nube de polvo muy densa (más de 100 000 masas solares en forma de polvo). La emisión en la banda L proviene básicamente del polvo interestelar.

Como último aspecto a señalar de este estudio: se lleva ya unos años pensando que los cúmulos de estrellas más masivos así formados pueden ser los progenitores de los cúmulos globulares que ahora observamos alrededor de todas las galaxias grandes. La investigación no hecho más que empezar.

Más información:

Ángel Rafael López Sánchez es astrofísico residente del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y colaborador de Infoastro.