Un anémico cúmulo estelar rompe el récord de pobreza en la metalicidad

En un sorprendente descubrimiento, unos astrónomos que han utilizado dos observatorios en Maunakea - el Observatorio W. M. Keck y el Telescopio Canadiense-Franceso-Hawaiano (CFHT) - han encontrado un cúmulo estelar globular en la Galaxia de Andrómeda que contiene una cantidad récord de insuficiencia en metales.

Las estrellas del cúmulo, llamado RBC EXT8, tienen en promedio 800 veces menos hierro que nuestro Sol y son tres veces más pobres en hierro que el anterior cúmulo globular que ostentaba el récord. El RBC EXT8 también es extremadamente deficiente en magnesio.

El estudio, dirigido por Søren Larsen de la Universidad de Radboud en Holanda, se publicó en la revista Science.

"Me sorprende que este notable cúmulo de estrellas estuviera justo debajo de nuestras narices. Es uno de los cúmulos más brillantes de la galaxia de Andrómeda y se conoce desde hace décadas, y sin embargo nadie lo había comprobado en detalle", dijo Aaron Romanowsky, astrónomo de la Universidad de los Observatorios de California (UCO) y profesor del Departamento de Física y Astronomía de la Universidad Estatal de San José, quien fue coautor del estudio. "Muestra cómo el universo aún tiene muchas sorpresas por descubrir. También nos recuerda que debemos comprobar nuestras suposiciones, ya que en este caso se asumió que se habían investigado suficientes cúmulos para saber cuán anémicos pueden llegar a ser".

Un cúmulo globular es una gran y densa colección de miles a millones de estrellas antiguas que se mueven juntas como un grupo muy unido a través de una galaxia. Hasta ahora, los astrónomos pensaban que los grandes cúmulos globulares tenían que contener una considerable cantidad de elementos pesados.

El cúmulo globular RBC EXT8 orbita la Galaxia de Andrómeda, un compañero cercano de nuestra Galaxia Vía Láctea, situada a 2,5 millones de años luz de la Tierra. (Foto: ESASky/CFHT)

El hidrógeno y el helio son los dos principales elementos creados después del Big Bang. Los elementos más pesados como el hierro y el magnesio se formaron más tarde. Encontrar un cúmulo globular masivo como el RBC EXT8 que es extremadamente pobre en metales desafía los modelos de formación actuales, poniendo en duda algunas de nuestras ideas sobre el nacimiento de estrellas y galaxias en el joven universo.

"Nuestro hallazgo muestra que podían formarse cúmulos globulares masivos en el universo temprano a partir de gas con solo una pequeña contribución de elementos distintos al hidrógeno y al helio. Esto es sorprendente porque se pensaba que dicho gas prístino se hallaba en bloques de construcción demasiado pequeños como para formar tales cúmulos de estrellas masivos", dijo Larsen.

"Este descubrimiento es emocionante porque la idea de un 'suelo de metalicidad' para los cúmulos globulares, que debe contener una cantidad mínima de metales pesados, sustentó gran parte de nuestro pensamiento sobre cómo se formaron estos antiquísimos cúmulos de estrellas en el universo temprano", dijo el coautor Jean Brodie, Director del Centro de Astrofísica y Supercomputación de la Universidad de Swinburne y Profesor Emérito de Astronomía y Astrofísica de la UCO. "¡Nuestro hallazgo contradice la imagen estándar y eso siempre es divertido!".

Los investigadores observaron RBC EXT8 usando el Espectrómetro Echelle de alta resolución del Observatorio Keck (HIRES) en octubre de 2019. El cúmulo globular no estaba originalmente en el programa, pero al equipo de Larsen le quedaban un par de horas de tiempo de observación y decidió apuntar el telescopio Keck I al cúmulo, cuyo contenido estelar aún no había sido estudiado en detalle. El equipo hizo observaciones espectroscópicas para determinar el contenido de metales de RBC EXT8 y utilizó tres imágenes de archivo del CFHT para determinar su tamaño y estimar su masa. Su notable resultado fue una gran sorpresa.

"Es un desafío observacional obtener un análisis detallado de la composición química de cúmulos globulares en la Galaxia de Andrómeda, que está en el Hemisferio Norte del cielo", dijo Brodie. "La capacidad de HIRES en Keck es excepcionalmente adecuada para afrontar este desafío".

En el futuro, los investigadores esperan encontrar más cúmulos globulares con pocos metales y resolver el misterio sobre su origen. (Fuente: NCYT Amazings)