Investigador UNAB lidera estudio sobre sistemas estelares ocultos en la Vía Láctea

Las estrellas no necesariamente viven solas. Muchas forman sistemas binarios, triples o incluso agrupaciones de mayor orden, en las que sus integrantes permanecen unidos por la gravedad. El problema es que, cuando estos sistemas se encuentran a grandes distancias, sus estrellas pueden aparecer ante nuestros telescopios como un único punto de luz, haciendo prácticamente imposible saber si se trata de una estrella individual o de varias que brillan juntas.

Un nuevo estudio liderado por Dante Minniti, académico del Instituto de Astrofísica de la Universidad Andrés Bello (UNAB), e investigador del Centro de Astrofísica y Tecnologías Afines (CATA), logró identificar una población de estos sistemas múltiples en Trumpler 19, un cúmulo abierto ubicado aproximadamente a unos 7.500 años luz, y cuya edad se estima en unos 3.700 millones de años.

El trabajo fue publicado recientemente en la revista Astronomy & Astrophysics y reúne a investigadores de distintas instituciones y países, incluyendo a los académicos Matías Gómez, Bruno Dias, Claudio Cáceres, y Joyce Pullen; la asistente de investigación Sara Federle; el investigador postdoctoral Casmir Obasi, los egresados del Doctorado en Astrofísica, Saroon Sasi e  Ilaria Petralia, y los estudiantes Pablo Rodriguez y M. Lad, todos del Instituto de Astrofísica UNAB, más Devika Bhadrakumar, estudiante de doctorado de la U. de Antofagasta.

Cómo detectar estrellas que parecen una sola

“Cuando las estrellas están demasiado lejos, se funden en un único punto de luz, lo que hace imposible distinguir si un punto brillante en el cielo es una estrella aislada o una familia numerosa oculta a plena vista”, explica Minniti.

Para abordar esta dificultad, el equipo utilizó los cúmulos estelares como laboratorios naturales. Estas agrupaciones están formadas por estrellas que nacieron aproximadamente al mismo tiempo y que se encuentran a una distancia similar, por lo que es posible comparar sus propiedades y establecer cómo debería verse una estrella individual del cúmulo.

En el caso de Trumpler 19, los investigadores combinaron datos de Gaia con observaciones ópticas e infrarrojas de los sondeos VVVX y DECaPS2. A partir de esta información construyeron diagramas que relacionan el brillo y el color de las estrellas. En ellos, las estrellas binarias no resueltas aparecen por encima de la secuencia principal, porque la luz de sus dos integrantes se suma. Por encima de esa población, el equipo identificó una segunda secuencia de objetos todavía más brillantes, compatible con sistemas de tres o cuatro estrellas que tampoco pueden distinguirse individualmente.

“Si una estrella del cúmulo parece inusualmente brillante, lo más probable es que en realidad se trate de múltiples estrellas brillando juntas pero que no somos capaces de separar”, señala el investigador.

El análisis permitió identificar 25 candidatos a sistemas triples y cuádruples no resueltos. Sin embargo, todavía era necesario comprobar que estos objetos formaran parte de Trumpler 19 y que su brillo no pudiera explicarse por otras causas. Para ello, el equipo recurrió a observaciones espectroscópicas realizadas con KMOS, instrumento instalado en el Very Large Telescope (VLT) de ESO, en el Observatorio Paranal.

Mediante la espectroscopía fue posible medir las velocidades radiales de los candidatos, es decir, determinar cómo se desplazan respecto de la Tierra. Si estos objetos pertenecían realmente al cúmulo, sus movimientos debían ser compatibles con los del resto de sus estrellas.

“Las mediciones de velocidad radial permitieron comprobar que la gran mayoría de los candidatos observados pertenece efectivamente a Trumpler 19, un paso fundamental para respaldar la interpretación de la población identificada”, señaló Minniti.

Una población que sobrevivió durante miles de millones de años

El resultado adquiere especial relevancia por la edad de Trumpler 19. La identificación de sistemas triples y de orden superior en un cúmulo de aproximadamente 3.700 millones de años indica que estas configuraciones pueden mantenerse durante una parte muy significativa de la vida del cúmulo. De acuerdo con las conclusiones del estudio, los sistemas identificados pudieron sobrevivir en este ambiente durante casi 4.000 millones de años.

El hallazgo también plantea una comparación particularmente interesante. con M 67, otro cúmulo abierto de edad y composición química similares:

Curiosamente, descubrimos que Trumpler 19 alberga casi tres veces más sistemas triples y cuádruples que M67, que es otro cúmulo que ha sido muy bien estudiado. Esta diferencia resulta desconcertante, dado que ambos cúmulos tienen aproximadamente la misma edad y masa total.

Según el estudio, en Trumpler 19 la fracción de sistemas triples y cuádruples no resueltos alcanza aproximadamente un 8,4%, mientras que en M 67 es cercana al 2,9%. Es decir, la proporción observada en Trumpler 19 es alrededor de tres veces mayor.

La diferencia abre una pregunta sobre la historia de ambos cúmulos. Una posibilidad es que Trumpler 19 se haya formado originalmente con una mayor proporción de sistemas múltiples. Otra es que los procesos dinámicos que ocurren dentro de los cúmulos hayan afectado de manera diferente a estas agrupaciones, provocando que M 67 haya perdido una mayor cantidad de sistemas múltiples durante su evolución.

Nuevas preguntas sobre la evolución de cúmulos estelares

El estudio no establece todavía cuál de estas explicaciones es la correcta y plantea la necesidad de nuevas investigaciones para determinar si la diferencia es una característica originada al momento de la formación de los cúmulos o el resultado de su evolución posterior.

“Estos hallazgos sugieren que la formación y supervivencia de los sistemas estelares múltiples pueden variar considerablemente de un cúmulo a otro, incluso cuando estos presentan propiedades muy similares”, señala Minniti.

El trabajo demuestra así el potencial de combinar grandes cartografías astronómicas con observaciones espectroscópicas para estudiar una arquitectura estelar que permanece invisible a simple vista. Gaia aporta información precisa sobre las posiciones y movimientos de las estrellas, mientras que los datos infrarrojos permiten explorar poblaciones que pueden ser difíciles de estudiar en otras longitudes de onda.

Las próximas investigaciones buscarán determinar si esta población de sistemas múltiples también está presente en otros cúmulos abiertos de la Vía Láctea.

Como concluye el profesor Minniti, “será necesario estudiar nuevas agrupaciones con telescopios aún más potentes para comprender exactamente por qué algunos cúmulos parecen conservar estas complejas familias estelares durante miles de millones de años, mientras que otros no”.