Un cúmulo estelar casi tan antiguo como el universo

Un grupo de investigadores ha descubierto que un cúmulo estelar, conocido como VVV CL001, podría ser casi tan antiguo como el universo. Tiene alrededor de 13 400 millones de años y, por supuesto, hace que sea uno de los cúmulos estelares más viejos de nuestra galaxia. Su descubrimiento y su estudio no ha sido nada sencillo.

Un cúmulo estelar casi tan antiguo como el propio universo… y en nuestra propia galaxia

Este cúmulo estelar ha sido difícil de estudiar porque está oculto tras las espesas nubes de polvo interestelar de la Vía Láctea. Eso ha dificultado enormemente medir su distancia y edad. En el estudio, los investigadores detallan la metodología que han empleado para poder determinarlo. Los cúmulos globulares son muy interesantes porque están entre los miembros más antiguos de galaxias como la Vía Láctea. Por ello, contienen pistas sobre cómo se formó nuestra galaxia. Estos cúmulos son el hogar de estrellas que tienen entre 10 000 y 13 000 millones de años (por lo general).

Así que, en muchos sentidos, conservan un registro de las condiciones bajo las que se formó nuestra galaxia. La edad y las propiedades químicas de un cúmulo permiten establecer un límite en la edad de la galaxia. Como los cúmulos más viejos, por lo general, tienen una metalicidad más baja (es decir, una abundancia de elementos por encima del hidrógeno y el helio inferior), es interesante estudiarlos para determinar sus edades precisas. Uno de esos cúmulos es VVV CL001, que fue descubierto en 2010. En un principio, solo se identificó como un grupo estelar de poca luminosidad.

Fue en 2019 cuando se entendió que, en realidad, era un viejo cúmulo globular que parece estar muy cerca del centro de la galaxia. Sin embargo, los investigadores descubrieron que se estaba moviendo hacia nosotros a una velocidad diferente a la de otras estrellas de esa misma zona, por lo que entendieron que, seguramente, no pertenecía a esa región. Así que el siguiente paso era entender cuál era su auténtico lugar de origen. Para ello, determinaron qué rumbo debió seguir. Su órbita depende de la distancia a la que esté realmente.

Un objeto muy interesante y difícil de seguir

En diferentes estudios se habían supuesto diferentes distancias y, en consecuencia, se obtenían diferentes rutas. El principal culpable de esas discrepancias fue la incertidumbre al medir las distancias. Es muy difícil medir dónde está VVV CL001 porque está en una región muy poblada donde el polvo atenúa la luz de las estrellas. Además, el cúmulo es pequeño y tenue. En las imágenes anteriores, no se alcanzaba el detalle necesario para poder ver suficientes estrellas. Además, tampoco habían encontrado estrellas variables de tipo RR Lyrae, que normalmente se utilizan para medir distancias.

Las observaciones en espectro infrarrojo permitieron determinar la distancia al cúmulo y con el telescopio Hubble se pudo determinar mejor su edad. Al seguir el movimiento de las estrellas en el cielo, y con la ayuda del aprendizaje de máquina, fueron capaces de identificar las estrellas que pertenecían realmente al cúmulo. Así, descubrieron 155 estrellas, incluyendo algunas que estaban en fase de rama horizontal y en la del final de la secuencia principal, cuando dejaron de consumir el hidrógeno acumulado en sus núcleos.

En estudios anteriores, no se habían descubierto estas dos fases en el cúmulo. Gracias a estos hallazgos, el equipo ha sido capaz de determinar la edad, porque el momento del final de la secuencia principal depende de la edad. Es uno de los mejores marcadores para entender cómo de viejo es un cúmulo. Las estrellas de rama horizontal tienen un brillo estable, por lo que son puntos de referencia fantásticos para medir distancias. Al comparar las estrellas del cúmulo con un modelo teórico de evolución estelar, obtuvieron una distancia de unos 24 000 años luz.

Un cúmulo estelar increíblemente antiguo

Esto establece que el cúmulo se encuentra en el bulbo galáctico. El resultado, según explican los investigadores, tiene el margen de error más pequeño conseguido hasta ahora. Además, han explicado que recibirán nuevas observaciones en el espectro visible para mejorar el resultado en el futuro. Después de determinar la distancia, han recurrido al telescopio espacial Hubble, cuyas imágenes se ven menos afectadas por el polvo, para medir la edad del cúmulo. Así, lograron esa estimación de 13 400 millones de años.

Además, las estrellas que estaban en el final de la secuencia principal mostraban una edad similar. Los investigadores usaron dos modelos diferentes de evolución estelar y obtuvieron una edad similar para el cúmulo. Por lo que queda una conclusión muy clara. VVV CL001 podría ser el cúmulo globular más antiguo del bulbo y, quizá, incluso de la galaxia en sí. Al pertenecer a una región tan poblada, podría representar a una vieja población de estrellas que se formó en aquella misma región. Los investigadores, ahora, están planeando realizar observaciones espectroscópicas del cúmulo para confirmar los resultados.

La espectroscopia permite descomponer la luz de las estrellas y analizar qué elementos contienen. La composición química del cúmulo también permitiría confirmar esa edad. La edad del universo, por otro lado, impone un límite de unos 13 800 millones de años. Cualquier cúmulo estará por debajo de esa cifra. Lo interesante es que, como dicen los investigadores, si el cúmulo nació aquí y es así de viejo, puede que sea necesario replantearse qué edad tiene realmente la Vía Láctea. Puede que, incluso, sea una pista de que el universo podría ser más antiguo de lo creído…

Estudio

El estudio es J. Olivares, Á. Valenzuela, C. Salvo-Guajardo et al.; «VVV CL001: A strong candidate for the most ancient star cluster in the Galaxy». Publicado en arXiv, puede consultarse en este enlace.

Referencias: Phys