Una imagen del Wild Duck Cluster fue capturada por el telescopio MPG / ESO de 2,2 metros en el Observatorio La Silla en Chile. Las estrellas azules en el centro de la imagen son las estrellas del cúmulo. Cada estrella del Wild Duck Cluster tiene aproximadamente 250 millones de años. Más viejo, estrellas más rojas rodean el cúmulo. Crédito:Observatorio Europeo Austral
¿Los cúmulos de estrellas albergan muchas generaciones de estrellas o solo una? Los científicos han buscado durante mucho tiempo una respuesta y, gracias al telescopio MMT de la Universidad de Arizona, encontré uno en el Wild Duck Cluster, donde las estrellas giran a diferentes velocidades, disfrazando su edad común.
En una asociación entre la UA y el Instituto Coreano de Astronomía y Ciencias Espaciales, un equipo de astrónomos coreanos y belgas utilizó instrumentos de UA para resolver un rompecabezas sobre bandadas de estrellas llamadas cúmulos abiertos.
Los astrónomos han creído durante mucho tiempo que muchos cúmulos abiertos consisten en una sola generación de estrellas porque una vez que las estrellas se han formado, su radiación destruye el material cercano necesario para crear nuevas estrellas. Pero en el Wild Duck Cluster, conocido por los científicos como Messier 11, o M11:las estrellas del mismo brillo aparecen en diferentes colores, sugiriendo que son de diferentes edades. A menos que los científicos hubieran pasado por alto pistas importantes sobre la evolución estelar, tenía que haber otra explicación para la propagación de colores en esta acumulación de aproximadamente 2, 900 estrellas.
"Los astrónomos han estado trabajando en esta cuestión durante décadas, "dijo Serena Kim, astrónomo asociado en el Steward Observatory de la UA. "¿Los racimos se forman en una generación o en varias generaciones? Nuestro estudio respondió a esta pregunta para el Wild Duck Cluster".
Beomdu Lim, de la Universidad Kyung Hee, dirigió un equipo internacional de astrónomos que utilizaron el telescopio MMT, operado conjuntamente por la UA y el Observatorio Astrofísico Smithsonian, para estudiar el cúmulo. El equipo descubrió que no son las edades de las estrellas lo que hace que aparezcan en una variedad de colores:es su rotación.
Los cúmulos abiertos contienen miles de estrellas que, según la hipótesis de los astrónomos, se formaron a partir de las mismas nubes gigantes de gas. Estas estrellas vienen en todos los tamaños de corta duración, estrellas azules gigantes docenas de veces más masivas que nuestro sol, a los enanos de baja masa de larga vida que arderán durante 10 mil millones de años o más. El brillo y el color de cada estrella cambia a medida que envejece, permitiendo a los científicos determinar su edad.
"A medida que una estrella envejece, se ilumina y se enrojece, "Dijo Lim.
El telescopio MMT se encuentra en el monte Hopkins, 47 millas al sur de Tucson. Cuando se completó el telescopio en 1979, se llamaba telescopio de espejos múltiples, ya que estaba compuesto por seis espejos más pequeños. Los espejos más pequeños fueron reemplazados por un solo espejo de 6.5 metros en 2000, pero se mantuvo el nombre MMT. Crédito:Cortesía del Observatorio MMT
Los astrónomos trazan el brillo y el color de las estrellas jóvenes en una línea diagonal, desde brillante, azul y masivo en la parte superior de la línea, hasta desmayarse, rojo y menos masivo en la parte inferior, llamado secuencia principal.
El punto de inflexión, el punto en el que una estrella envejece y se desvía de la secuencia principal, se utiliza para determinar la edad de los cúmulos en función de la esperanza de vida conocida de cada estrella. Si las estrellas dejan la secuencia principal en el mismo punto, como autos en una autopista tomando la misma salida, entonces las estrellas del cúmulo tienen todas la misma edad.
En el grupo de patos salvajes, sin embargo, las estrellas se desvían de la diagonal en diferentes puntos, como los coches que toman diferentes salidas a lo largo de una autopista.
"Esto no parece intuitivo, Dado que se cree que las estrellas de un cúmulo abierto como M11 pertenecen a la misma generación, "Dijo Kim.
Lim y su equipo se propusieron descubrir qué propiedades estelares podrían explicar potencialmente este patrón.
Giraron el telescopio MMT hacia el cúmulo para examinar el espectro de colores de las estrellas usando un Hectochelle. El instrumento actúa como un prisma y difunde la luz de las estrellas en sus componentes, que los astrónomos llaman espectro. Los espectros son como códigos de barras, con cada línea identificando un químico diferente en la composición de la estrella.
Hectochelle puede capturar espectros detallados de muchas estrellas a la vez, lo que lo convierte en un instrumento ideal para observar racimos como el pato salvaje, que constan de miles de estrellas.
Un gráfico que compara el brillo (en el eje y) con el color (en el eje x) de estrellas de 250 millones de años en el Wild Duck Cluster. Los puntos azules indican estrellas individuales. Las estrellas más azules están en el lado izquierdo, y las estrellas más rojas están en el lado derecho. La línea roja indica el camino a través de esta trama que toman las estrellas a lo largo de su vida. Crédito:Beomdu Lim
Como una estrella gira un lado se mueve hacia la Tierra y el otro se aleja. La mitad de la estrella que gira hacia la Tierra emite luz con longitudes de onda que parecen aplastadas, haciendo que la luz parezca más azul de lo que sería si la estrella no se estuviera moviendo. La mitad de la estrella que gira alejándose de la Tierra hace que las longitudes de onda parezcan estiradas, haciendo que su luz parezca más roja. Este aplastamiento y estiramiento hace que las líneas espectrales se extiendan en un rango de longitudes de onda, en lugar de disparar a solo uno.
Las estrellas en el Wild Duck Cluster, resulta, están dispersos en el espectro de colores no debido a diferentes edades, pero debido a diferentes períodos de rotación.
"Los efectos de la rotación en la evolución estelar a menudo se descuidaron en el pasado, "dijo Yaël Nazé, astrónomo de la Universidad de Lieja en Bélgica y coautor del artículo.
Los espectros también revelaron que las estrellas giran a diferentes velocidades. Lim y su equipo realizaron simulaciones por computadora para averiguar qué tan rápido está girando cada estrella.
"Una estrella que gira rápidamente puede permanecer en la etapa de la secuencia principal más tiempo que una estrella que gira lentamente, "Dijo Lim." Una amplia gama de velocidades de las estrellas da como resultado diferencias de vida entre las estrellas ".
La velocidad de rotación es como una fuente de juventud para una estrella:cuanto más rápido gira, mejor mezcla el hidrógeno, el combustible de la estrella, en su núcleo. Cuanto más hidrógeno recibe el núcleo, cuanto más viva la estrella, haciendo que parezca más rojo que los hermanos menores.
Las estrellas del cúmulo aparecen en diferentes colores porque la nube en la que nacieron las puso en movimiento, lo que alargaría la vida de algunas de ellas.
Aunque no forma parte del estudio Wild Duck Cluster, Kim ha trabajado con Lim en el pasado para estudiar otros cúmulos estelares y descubrir los misterios de la formación estelar. Sus colaboraciones son parte de una asociación creciente entre la UA y el Instituto Coreano de Astronomía y Ciencia Espacial.
