Hace cuatro años, Se descubrió que varias estrellas gigantes rojas plantean una paradoja:a pesar de que están construidas con material estelar muy antiguo, sus grandes masas indican una edad claramente más joven. Científicos del Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar (Alemania), Universidad de Aarhus (Dinamarca), y la Universidad Estatal de Ohio (EE. UU.) Ahora han resuelto la aparente contradicción. Por primera vez, investigaron la abundancia de carbono, nitrógeno, y el oxígeno se arremolinaba desde los núcleos de estas estrellas hasta sus superficies. Esto permite una mirada indirecta a los procesos internos. Varias de las gigantes rojas investigadas deben haberse fusionado con otras durante una etapa avanzada de evolución estelar, concluyen los investigadores. En estos casos, la masa no es un criterio adecuado para determinar la edad; las estrellas son realmente viejas.

Estrella de secuencia principal, gigante rojo, enana blanca:en el transcurso de su vida útil que abarca millones o incluso miles de millones de años, las estrellas pasan por diferentes etapas de evolución estelar, todas con grandes diferencias en apariencia. Todavía, las estrellas no revelan fácilmente sus edades, al menos no a primera vista. La duración de cada fase difiere demasiado de una estrella a otra. Con una mirada más profunda, sin embargo, los investigadores pueden reconstruir la historia de vida de la estrella. Actualmente, varios métodos permiten determinar de forma fiable la edad de una estrella.

Pero hay casos complicados:hace cuatro años, dos grupos de investigadores dirigidos por el Instituto Leibniz de Astrofísica y el Instituto Max Planck de Astronomía descubrieron confusas estrellas gigantes rojas. Los resultados de las diferentes medidas de edad divergieron en cuatro mil millones de años. "Las estrellas parecían ser viejas y jóvenes al mismo tiempo, "Dra. Saskia Hekker de MPS y la Universidad de Aarhus en Dinamarca, que era parte de ambos equipos de descubrimiento en ese momento y ahora es el primer autor del nuevo estudio, recuerda. "Esta aparente paradoja me ha intrigado desde entonces, ", agrega. Junto con su colega, la Dra. Jennifer A. Johnson de la Universidad Estatal de Ohio, ahora ha resuelto el misterio de algunas de estas estrellas. Ambos investigadores están convencidos de que las extrañas estrellas solo fingen juventud.

El material de construcción de las gigantes rojas apunta a una antigüedad de más de 10 mil millones de años. Las estrellas contienen comparativamente poco hierro, un elemento que en el curso de la evolución galáctica se produjo sólo lentamente. Por lo tanto, las estrellas viejas contienen poco hierro en comparación con otras sustancias como el magnesio, silicio, y calcio, mientras que las estrellas jóvenes contienen más. Para determinar las proporciones de estos elementos, los científicos dividen la luz de la estrella respectiva en sus longitudes de onda individuales. En este llamado espectro, cada elemento que se encuentra dentro de la estrella deja una huella dactilar característica. Otro método de determinación de la edad observa las oscilaciones de una estrella. Con métodos de astrosismología es posible deducir la masa de la estrella.

Dado que en el interior de estrellas pesadas prevalecen temperaturas particularmente altas, su combustible se quema relativamente rápido. Por tanto, las estrellas pesadas tienen una esperanza de vida mucho más corta que las de poca masa. Las gigantes rojas en cuestión demostraron ser verdaderos pesos pesados. Por lo tanto, el método astrosísmico arroja edades de menos de 6 mil millones de años.

La nueva investigación ahora resuelve esta contradicción. Los investigadores pudieron demostrar que algunas de las estrellas miran hacia atrás en un pasado extremadamente accidentado. "Algunas de las estrellas misteriosas deben haberse fusionado con otras durante o después de su transformación en gigantes rojas, "La Dra. Saskia Hekker resume los resultados." Su gran masa no es una propiedad original y, por lo tanto, no es adecuada para la determinación de la edad. ", agrega." Las estrellas son realmente viejas ".

La clave de estos resultados fueron las cantidades de carbono, nitrógeno, y oxígeno que se encuentra en la superficie de las estrellas. Estos elementos permiten una mirada indirecta al interior estelar. Cuando las llamadas estrellas de secuencia principal, es decir, aquellos en la misma etapa de desarrollo que el Sol, convertirse en gigantes rojas hacia el final de su vida, su funcionamiento interno cambia:carbono, nitrógeno, y oxigeno, que se forman en el núcleo, se puede dragar hasta la superficie en enormes corrientes de plasma y luego se puede detectar. Dependiendo de cuán caliente (y por lo tanto masiva) sea la estrella en cuestión, los elementos se pueden encontrar en diferentes proporciones.

En algunas de sus medidas, los investigadores encontraron valores típicos de estrellas de baja masa. "Antes de que se convirtieran en gigantes rojas, estas estrellas deben haber sido comparativamente ligeras, ", concluye la Dra. Jennifer Johnson de la Universidad Estatal de Ohio." Su alta masa actual puede explicarse por el hecho de que, como gigantes rojas, se han fusionado con otras estrellas, "ella argumenta.

La explicación no se aplica a todas las estrellas estudiadas. Para algunos, la alta masa determinada hace años mediante astrosismología coincide bien con la presencia de carbono, nitrógeno, y oxígeno en su superficie. "Estas estrellas podrían haberse fusionado con otras en una etapa anterior de desarrollo antes de que el material nuclear se arremolinara hacia la superficie". "dice Hekker. Aún está pendiente una explicación final.

El nuevo estudio también ofrece un nuevo enfoque a la cuestión de la frecuencia con la que las estrellas chocan y se fusionan como resultado. Los gigantes rojos con un pasado tan turbulento ahora podrían ser rastreados a través del desvío de la determinación de la edad.