Los 2 relojes estelares que nos permite entender la formación de estrellas

Imagen del complejo de nubes Rho Ophiuchi, la región de formación estelar más cercanaa la Tierra. Este estudio revela que estas estrellas recién nacidas no han comenzado a separarse ya que la nube progenitora todavía las mantiene unidas. / NASA, ESA, CSA, STScI / Klaus Pontoppidan (STScI)

Investigadores de la Universidad de Viena y del Centro de Astrobiología (CAB), INTA-CSIC, han descubierto una discrepancia de edad entre dos de los métodos más fiables para medir la edad estelar, las trazas isocronales y las dinámicas, basadas en su movimiento a través de la galaxia.

Según sus cálculos, la edad de las trazas dinámicas es sistemáticamente inferior en unos 5,5 millones de años. Este hallazgo clave sugiere que el ‘reloj’ de la traza dinámica comienza a contar cuando una asociación estelar empieza a expandirse tras abandonar su nube madre, mientras que el ‘reloj’ isócrono comienza desde el momento de la formación estelar inicial.

Esta información tiene relevantes implicaciones para nuestra comprensión de la formación y la evolución estelar, incluida la generación de planetas y la formación de galaxias. Con él, los modelos existentes pueden ponerse a prueba para ofrecer una nueva perspectiva sobre la cronología de la formación estelar. El artículo en el que se detallan estos resultados se ha publicado en Nature Astronomy

La diferencia de edad entre los dos métodos constituye una herramienta nueva para cuantificar las etapas más tempranas de la vida estelar, desde que empieza a formarse la nube madre hasta que las ‘estrellas-bebé’ abandonan ese ‘nido’. 

Parámetro fundamental en astrofísica

La edad estelar es un parámetro fundamental en astrofísica. Sin embargo, resulta una de las medidas más difíciles de realizar. Las mejores estimaciones corresponden a cúmulos estelares, es decir, grupos de estrellas coetáneas con un origen común. Se utilizan numerosas técnicas para estimar las edades estelares, pero a menudo muestran resultados contradictorios.

Los científicos se preguntaban si las diferencias de edad entre las distintas técnicas se deben a las incertidumbres de los modelos y las observaciones, o si se podía aprovechar este rompecabezas de edades para aprender algo sobre el proceso de formación estelar.

David Barrado, investigador del Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA) en el CAB, explica: “La determinación de las edades de cualquier proceso cósmico es un problema fundamental. Este trabajo pone unas bases muy firmes para buscar soluciones globales. El telescopio espacial de la ESA, PLATO, que se lanzará a finales del 2026, será clave para la resolución completa”.

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Ilustración sobre la formación de un cúmulo estelar. Se indica el momento en que se inicia la evolución y el reloj dinámico. / N. Miret-Roig

Núria Miret-Roig, primera autora de este estudio e investigadora de la Universidad de Viena, por su parte, indica: «Los astrónomos llevan utilizando edades isócronas desde que comprendimos cómo funcionan las estrellas, pero estas edades dependen del modelo concreto que utilicemos”.

Sincronizar los relojes estelares

Los datos de alta calidad del satélite Gaia, señala, «nos permiten medir las edades de forma dinámica, independientemente de los modelos estelares, y nos entusiasmó poder sincronizar los relojes; es decir, poner a prueba los diferentes modelos. Encontramos una diferencia consistente y desconcertante entre los dos métodos de edad”.

Según argumenta la científica, llegaron a un punto en el que ya no podían «achacar la discrepancia a errores de observación», por lo que lo más probable era que los dos relojes estuviesen «midiendo dos cosas distintas».

La aplicación de esta nueva técnica a otros cúmulos jóvenes de la vecindad solar, donde las precisiones observacionales son mejores, proporcionará nuevos conocimientos sobre el proceso de formación y dispersión estelar. 

Una herramienta nueva

Esta diferencia de edad entre los dos métodos «constituye una herramienta nueva y muy necesaria para cuantificar las etapas más tempranas de la vida de una estrella», afirma João Alves, coautor y profesor de la Universidad de Viena. «Nos permite medir cuánto tardan las estrellas bebé en abandonar el nido», agrega.

Este dato resulta fundamental para avanzar en nuestra comprensión de la vida temprana de las estrellas y la evolución de los cúmulos estelares.

Los investigadores analizaron seis cúmulos cercanos (más próximos a 500 pc -según la unidad de longitud parallax of one arc second-) y jóvenes (edades menores a 50 millones de años). Demostraron que la escala temporal de la fase de incrustación es de aproximadamente 5,5 millones de años, con un error de solo un millón, y podría depender de la masa del cúmulo y de la cantidad de retroalimentación estelar.

Nuevos conocimientos sobre el proceso de formación

La aplicación de esta nueva técnica a otros cúmulos jóvenes de la vecindad solar, donde las precisiones observacionales son mejores, proporcionará nuevos conocimientos sobre el proceso de formación y dispersión estelar.

Según los autores, este trabajo ha sido posible gracias a la buena astrometría de la misión especial Gaia combinada con las velocidades radiales terrestres (como las del catálogo APOGEE), que posibilitan que las precisiones en las velocidades en tres dimensiones rastreen las posiciones de las estrellas en el tiempo hasta su lugar de nacimiento.

Los nuevos y futuros sondeos espectroscópicos como WEAVE, 4MOST y SDSS-V harán posible este estudio para toda la vecindad solar.

En palabras de Miret-Roig: «Nuestro trabajo allana el camino para futuras investigaciones sobre formación estelar, ofreciendo una imagen más clara de cómo evolucionan las estrellas y los cúmulos. Es un paso significativo en nuestra búsqueda para comprender la formación de la Vía Láctea y otras galaxias.»

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