Si, para la Astronomía, cada estrella del cielo es una moneda de oro repleta de valiosa información para entender su naturaleza, entonces imaginen todo un enjambre de estrellas, agitándose en un entorno imponente de nubes interestelares… ¡Es un tesoro completo! Estos cautivantes tesoros son los “cúmulos abiertos“, grupos nutridos de algunos cientos y miles de estrellas que se mantienen unidos por su mutua gravedad.
Las estrellas que forman parte de los cúmulos abiertos nacieron juntas o casi simultáneamente, dentro del oscuro interior de inmensas nubes de gas y polvo interestelar. Ese nacimiento conjunto de muchas estrellas de distintos tipos y tamaños, hace que los cúmulos abiertos sean sumamente atractivos para los astrónomos. Su estudio permite explorar, por ejemplo, los complejos mecanismos que desencadenan la formación de las estrellas. Contándolo de una manera simple y resumida, estos procesos consisten en que, en el seno de una nebulosa madre se forman condensaciones de materia, grandes grumos de gas y polvo que van atrayendo el material de sus alrededores mediante su fuerza gravitatoria. En cierto momento, durante su vertiginosa concentración de materia, el grumo original se fragmenta en numerosos embriones estelares, las llamadas “protoestrellas“. Cada una de las protoestrellas estará formada por una acumulación esférica de gas en contracción, rodeada por un disco de gas y polvo (que eventualmente podría formar planetas). Cuando cada protoestrella se ha comprimido y calentado lo suficiente, comenzarán en su interior las transformaciones nucleares que generan la luz estelar. En ese momento se considera que la protoestrella se ha transfomado en una joven y pristina estrella. Pero, como el grumo original de material se había fragmentado en muchas protoestrellas, se irá encendiendo todo un racimo de estrellas. Finalmente, ¡habrá nacido un joven cúmulo abierto!
Esa es la razón por la cual los cúmulos abiertos siempre están asociados a nebulosas de gas, las que pueden reflejar la luz de las estrellas, o pueden resplandecer al ser calentadas por las mismas. También, otro de los aspectos notables de los cúmulos abiertos es que todas sus estrellas componentes, por encontrarse dentro de un espacio pequeño (en términos astronómicos), están casi a una misma distancia de la Tierra. Por diferentes métodos muy refinados, puede estimarse la distancia a un cúmulo abierto completo. De ese modo, se logra una medida confiable de la distancia a cada una de las estrellas que lo componen, una cantidad de vital importancia en Astronomía. Siguiendo la lista de las virtudes de los cúmulos, podemos considerar que todas sus estrellas tienen la misma proporción de elementos químicos, ya que se formaron en la misma nebulosa. Pero, la diferencia más importante entre estas estrellas, será la cantidad de materia que cada una haya podido “rapiñar” a la nebulosa madre.
Las estrellas jóvenes más masivas serán más calientes y brillantes, descollando entre sus hermanas más pequeñas y modestas las que, aunque son más numerosas, habitualmente pasan casi desapercibidas.
De este modo, los cúmulos abiertos son un laboratorio excelente para indagar sobre los misterios de las estrellas y su formación. En ese marco fascinante de investigación se encuentra un nuevo trabajo publicado hace poco tiempo en la prestigiosa revista científica Monthly Notices of the Royal Society, con la autoría de los Dres. Santiago Orcajo y Roberto Gamen, ambos investigadores del IALP (CONICET, UNLP) y docentes de la Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas (FCAG, UNLP). Ellos comparten la autoría con el Dr. Lucas A. Cieza, de la Universidad Diego Portales de Santiago, Chile.
Chile), coautor del artículo científico.
En esta ocasión, los investigadores analizaron el jóven cúmulo abierto llamado Monoceros R2 (Mon R2), un hermoso grupo estelar que puede verse en la imagen principal de esta nota. Pero este equipo no hizo un estudio convencional y corriente; por el contrario, como expresa el popular dicho campestre: “pusieron toda la carne en el asador”, combinando técnicas de observación y análisis, para desmenuzar una a una, todas las características esenciales del cúmulo.
Primero, los investigadores observaron el cúmulo mediante la red de telescopios llamada “Las Cumbres Observatory Global Telescope Network” (Red Global de Telescopios del Observatorio Las Cumbres, LCOGT). Esta cadena de telescopios automatizados (se controlan a distancia) se encuentra diseminada en muchas localizaciones: Chile, Sudáfrica, Estados Unidos, Australia y las Islas Canarias (España). Ingeniosamente, el uso de esta red les permitió a los astrónomos observar el cúmulo sin interrupciones durante 23 días seguidos (¡cuando en un observatorio se hacía de día, en el otro comenzaba la noche y así!). De esa manera pudieron estudiar, con todo detalle y sin perder intervalos de tiempo, cómo variaba ligeramente la luz de cada estrella. Este estudio les permitió encontrar los tiempos de rotación de cada estrella o determinar aquellos sistemas que contenían más de una estrella (sistemas binarios), por dar algunos ejemplos. Luego usaron el Observatorio Gemini Sur, que pertenece a un consorcio internacional del cual Argentina es miembro. Con su titánico telescopio (cuyo espejo mide 8 metros de diámetro), observaron los espectros de más de cien estrellas del cúmulo con el fin de clasificarlas. Así encontraron una rica población de estrellas más pequeñas y frías que nuestro Sol, de esas que siempre pasan desapercibidas. Por otra parte, los investigadores tuvieron en cuenta que los discos de gas que aún permanecen alrededor de algunas estrellas, brillan notoriamente en luz infrarroja. Eso permite distinguir a estrellas más jóvenes de las que ya perdieron su disco. Entonces, usaron datos astronómicos de libre acceso en internet como los de la misión espacial Spitzer para encontrar estos discos. También usaron la base de datos del satélite Gaia, con la que pudieron estudiar la pertenencia de algunas estrellas al cúmulo (es decir, algunas estrellas pueden estar por delante o detrás del cúmulo y, por perspectiva, parecer erróneamente que son miembros del mismo). Siguiendo la extensa lista, refinaron la distancia al cúmulo Mon R2, la cual resultó ser de alrededor de 2700 años luz. Hasta midieron con precisión, el lento movimiento del cúmulo en el cielo. Como se ve, los investigadores pusieron ¡una potente lupa para desmenuzar los secretos de Mon R2! Y… para completar el “postre”, la frutilla final: pudieron determinar la edad del cúmulo, la que resultó ser de unos 2 millones de años, ¡un auténtico bebé, en términos astronómicos!
Este tipo de estudio tan detallado permite obtener una caracterización completa de un cúmulo abierto. Sus estimaciones precisas de edad, distancia, tipos de estrellas componentes, pertenencia, rotación y un largo etcétera, ponen a este cúmulo entre los objetos de su clase más confiables para diseñar modelos computacionales de formación estelar, y entender los vínculos de las estrellas con el material nebular que queda a su alrededor. También, este trabajo muestra que una estrategia inteligente como la de usar una red mundial de telescopios precisamente sincronizados con la rotación de nuestro planeta, permite alcanzar el sueño de todo astrónomo: ¡una noche eterna de observación que no se acaba con la salida del Sol!
Título del artículo: “Time series photometry and multi-wavelength characterisation of the young stellar cluster Mon R2”
Autores: Santiago Orcajo (IALP, FCAG), Lucas A. Cieza (Universidad Diego Portales, Chile) y Roberto Gamen (IALP; FCAG).
Enlace preliminar al artículo: https://arxiv.org/abs/2306.14025
Redacción de la nota: Dr. Roberto O. J. Venero