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Posible detección de estrellas de población III

Poblaciones estelares

Observando la galaxia de Andrómeda, el astrónomo alemán Walter Baade definió, de forma empírica, dos clases de estrellas: las de población I y las de población II.

Estrellas de población I.
Estrellas de población I.
Las estrellas de población I fueron asociadas por Baade al disco de la galaxia, y son aquellas que contienen cantidades significativas de elementos más pesados que el Helio (que los astrónomos llaman «metales»). La razón es que estas estrellas no son de primera generación, y se formaron a partir de materiales generados por la muerte de estrellas de generaciones anteriores (por ejemplo, el material que vuelve al medio gracias a las supernovas). Nuestro Sol es de población I, y en la Vía Láctea podemos encontrar estas estrellas en los brazos espirales.

Estrellas de población II.
Estrellas de población II.
Las estrellas de población II son mucho más viejas y pertenecen a las primeras generaciones de estrellas, y podemos encontrarlas en cúmulos globulares y el núcleo de la Vía Láctea. En un principio se pensaba que esta población tenía muy baja metalicidad, pero aunque algunas efectivamente tienen pocos metales (como las estrellas del halo), otras pueden alcanzar metalicidades relativamente altas casi como la del Sol (por ejemplo, las estrellas de población II del bulbo de nuestra galaxia).

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La mítica población III

Los astrónomos tenían la hipótesis de que existía una tercera población de estrellas, la III. Las estrellas de este grupo habrían sido la primera generación tras el Big Bang, cuando apenas había trazas de metales. Esto significa que estas estrellas no tendrían ninguna metalicidad (solo formadas por hidrógeno, helio y trazas de litio) y fueron las progenitoras de los metales que nacerían de sus muertes. Se piensa que eran estrellas enormes, cientos o miles de veces más masivas que el Sol, muy calientes y brillantes. Pero el ser tan masivas las habría dotado de una corta vida, y habrían explotado como supernovas luego de unos 2 millones de años. Sin embargo, nunca se habían observado pruebas de la existencia de esta población… hasta ahora (quizás).

Visión artística de estrellas de población III explotando como supernovas.
Visión artística de estrellas de población III explotando como supernovas.

La posible detección

Un equipo dirigido por David Sobral en el Instituto de Astrofísica y Ciencias del Espacio de la Universidad de Lisboa (Portugal) y también en el Observatorio de Leiden (Países Bajos) ha recurrido al VLT y otros telescopios entre los más potentes para investigar los rincones más antiguos de nuestro Universo, específicamente durante el periodo de reionización, unos 800 millones de años después del Big Bang. Increíblemente, el grupo se encontró un número de galaxias muy jóvenes y luminosas, entre las que se encuentra una identificada como CR7. Esta galaxia es muy particular, y es por lejos la galaxia más brillante que se ha observado en esta época del Universo (reionización).

Los instrumentos X-Shooter y SINFONI instalados en el VLT, detectaron fuertes emisiones de helio ionizado en el núcleo de CR7, pero curiosamente, no se detectó ninguna señal de elementos pesados en la galaxia. Esto podría significar que el equipo ha descubierto la primera prueba tangible de un grupo de estrellas de población III al interior de una galaxia en el Universo temprano.

Según indica David Sobral: «Este descubrimiento ha desafiado nuestras expectativas desde el comienzo, ya que no esperábamos encontrar galaxias así de brillantes. Luego, progresando en el análisis de CR7 nos dimos cuenta que no solo habíamos encontrado la galaxia lejana más luminosa, sino que ella presentaba muy bien cada característica descrita por la teoría de estrellas de población III, en una predicción hecha hace una década por Daniel Schaerer (de la Universidad de Ginebra). Son precisamente estas estrellas las que dieron origen a los primeros átomos pesados, lo que nos permite estar aquí presentes: es absolutamente emocionante.»

Otras observaciones serán llevadas a cabo con el VLT, ALMA y el telescopio espacial Hubble para confirmar que son efectivamente estas estrellas de población III las que fueron observadas, y también poder identificar otros ejemplares.

Fuentes:
Servicio de comunicaciones, Universidad de Ginebra
Poblaciones estelares (Wikipedia)

Enlaces:
EVIDENCE FOR POPIII-LIKE STELLAR POPULATIONS IN THE MOST LUMINOUS LYMAN-α EMITTERS AT THEEPOCH OF RE-IONISATION: SPECTROSCOPIC CONFIRMATION

Tierno diagrama de la Evolución Estelar

Porque no hay nada mejor que la ciencia kawaii, como los vídeos de Rosetta y Philae, les traemos esta hermosa imagen de molasaber.org (agradecimientos a Jorge, de Conexión Causal por enviarme el link.)

La imagen muestra las etapas de la evolución de las estrellas (y casi estrellas), desde la creación desde una nebulosa estelar, hasta los productos finales de la evolución, como estrellas de neutrones y agujeros negros. Todo esto con imágenes ultra tiernas (con caritas y expresiones y <3 ). Por último, les recomiendo prestar especial atención al camino que recorren las enanas amarillas, ya que este será el rumbo que tomará nuestro Sol en los próximos miles de millones de años. Para ver la imagen en tamaño original, les dejamos el enlace del sitio molasaber.

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La estrella hipergigante amarilla más grande hasta ahora es detectada por el VLT

Impresión artística que muestra la estrella hipergigante amarilla HR 5171. Este tipo de estrella es muy escaso, sólo se conocen una docena en nuestra galaxia. Su tamaño es 1300 veces el de nuestro Sol — una de las 10 estrellas más grandes encontradas hasta ahora. Las observaciones con el VLTI de la ESO han mostrado que es en realidad una estrella doble, donde la compañera está en contacto con la estrella principal. (Imagen cortesía de ESO)
Impresión artística que muestra la estrella hipergigante amarilla HR 5171. Este tipo de estrella es muy escaso, sólo se conocen una docena en nuestra galaxia. Su tamaño es 1300 veces el de nuestro Sol — una de las 10 estrellas más grandes encontradas hasta ahora. Las observaciones con el VLTI de la ESO han mostrado que es en realidad una estrella doble, donde la compañera está en contacto con la estrella principal. (Imagen cortesía de ESO)

Gracias al Interferómetro del Very Large Telescope (de la ESO), en cerro Paranal, un equipo de astrónomos que incluye a colaboradores de la Universidad de Valparaíso y la PUC, ha logrado revelar la existencia de la más grande estrella amarilla — y una de las 10 estrellas más grandes encontradas hasta la fecha: HR 5171. Esta estrella hipergigante tiene un diámetro 1300 veces mayor que el de nuestro Sol y es un millón de veces más brillante. Forma parte de un sistema binario, donde la segunda estrella está tan cerca que ha entrado en contacto con la estrella principal (Imagen de arriba). Para este descubrimiento se han utilizado observaciones nuevas y también antiguas para analizar su comportamiento en el pasado, cubriendo más de 60 años de datos en total, e incluyendo también observaciones de astrónomos aficionados. Estos datos indican que este extraño y notable objeto cambia de forma muy rápida, y ha sido capturado durante una fase muy breve de su evolución.

El equipo está liderado por Olivier Chesneau, del Observatorio de la Côte d’Azur, en Nice, Francia, y cuenta con el apoyo de un equipo internacional de colaboradores, entre los que se encuentran Samer Kanaan (del Instituto de Física y Astronomía de la Universidad de Valparaíso), quien también cuenta con la colaboración del Dr. Michel Curé (profesor e investigador) y Catalina Arcos (estudiante de postgrado), ambos de la misma institución. El grupo también cuenta con la presencia de Leonardo Vanzi, profesor del Departamento de Ingeniería Eléctrica y del Centro de Astro-Ingeniería de la Pontificia Universidad Católica de Chile.

Según Chesneau, «Las nuevas observaciones también han mostrado que esta estrella tiene una compañera binaria muy cercana, lo que realmente fue una sorpresa». «Las dos estrellas están tan cerca que se tocan y todo el sistema se asemeja a un maní gigante«.

Utilizando Interferometría

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La técnica de Interferometría usada por estos astrónomos se basa en la combinación de la luz obtenida por múltiples telescopios individuales, con un desempeño equivalente al que tendría un único telescopio de 140 metros de diámetro.

Hipergigantes Amarillas

El campo alrededor de la estrella. HR 5171 es la estrella más brillante justo bajo el centro de la imagen. (Imagen cortesía de ESO)
El campo alrededor de la estrella. HR 5171 es la estrella más brillante justo bajo el centro de la imagen. (Imagen cortesía de ESO)

Las estrellas hipergigantes amarillas son muy escasas, y en la Vía Láctea sólo se conoce una docena de ellas — siendo la más conocida, Rho Cassiopeiae. Además, se encuentran entre las estrellas más grandes y brillantes que conocemos, y están en una etapa evolutiva en la que son muy inestables y presentan cambios muy rápidos. Debido a esta inestabilidad, las gigantes amarillas también pueden expeler material, formando una larga y extendida atmósfera a su alrededor.

A pesar de que esta estrella se encuentra muy lejos de la Tierra, a unos 12 000 años luz, se puede ver a simple vista (por los observadores más experimentados y con visión más aguda). Gracias a la cobertura temporal de los datos, se pudo concluir que HR 5171 A (la más grande del sistema binario) ha ido creciendo en los últimos 40 años, volviéndose más fría a medida que crece, y su evolución ha sido captada justo en acción. Sólo unas pocas estrellas han sido captadas antes en esta breve fase, durante la cual sufren dramáticos cambios de temperatura y una rápida evolución.

En cuanto a su compañera, que es ligeramente más caliente que la superficie de HR 5171 A, se descubrió gracias a los eclipses que produce en la estrella principal, cuando pasa en frente de ésta mientras orbita a su alrededor, cada 1300 días. Esto gracias a datos de otros observatorios, que revelaron una variabilidad en el brillo de la estrella principal.

Chesneau concluye «La compañera que hemos encontrado es muy significativa, ya que puede tener una influencia en el destino de HR 5171 A, por ejemplo, despojándola de sus capas más externas y modificando su evolución.»

Este nuevo descubrimiento destaca la importancia del estudio de estas enormes y efímeras estrellas amarillas supergigantes, y podría otorgar nuevas claves en la comprensión del proceso evolutivo de las estrellas masivas en general.

También pueden ver el video de la secuencia de acercamiento hasta la estrella HR 5171 publicado por la ESO:

Fuente: ESO
Artículo: “The yellow hypergiant HR 5171 A: Resolving a massive interacting binary in the common envelope phase”