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Un exótico zoo de estrellas jóvenes
Los telescopios del Observatorio Europeo Austral (ESO) encuentran un supercúmulo estelar en la Vía Láctea.

Resumen

Los supercúmulos estelares son agrupaciones de cientos de miles de estrellas jóvenes, apiñadas en un volumen increíblemente pequeño. Constituyen el ambiente más extremo en que pueden formarse estrellas y planetas.

Con anterioridad, solamente se habían encontrado en galaxias muy distantes, normalmente en aquellas que sufrían interacciones. Ahora, un equipo de astrofísicos europeos, haciendo uso de los telescopios de ESO, ha descubierto que nuestra Galaxia, la Vía Láctea, también contiene uno de estos gigantes.

Esta estructura colosal se encuentra escondida detrás de una gran nube de polvo y gas, razón por la que su naturaleza aún no se conocía. Se llama Westerlund 1 y está mil veces más cerca que cualquier otro supercúmulo estelar conocido, permitiendo a los astrofísicos estudiar su estructura con todo detalle.

Westerlund 1 contiene cientos de estrellas muy masivas, algunas casi tan brillantes como un millón de soles, algunas dos mil veces mayores que el Sol (tan grandes como la órbita de Saturno). Si el sol se encontrase en el interior de este cúmulo, cientos de estrellas tan brillantes como la Luna iluminarían nuestro cielo. Por tanto, Westerlund 1 es un laboratorio natural único para estudiar la física estelar, que permitirá a los astrónomos deducir cómo nacen y mueren las estrellas más masivas de nuestra Galaxia.

A partir de sus observaciones, los astrofísicos deducen que el cúmulo contiene probablemente al menos 100000 veces la masa del sol en una región de apenas 6 años-luz. Westerlund 1 parece, por tanto, ser el cúmulo joven compacto más masivo identificado en nuestra Galaxia.

Supercúmulos estelares
Las estrellas normalmente nacen en pequeños grupos, la mayor parte en lo que se conoce como cúmulos abiertos, que en general contienen unos cuantos centenares de estrellas. Los astrofísicos sospechan que el Sol se formó en uno de estos cúmulos, hace en torno a 4500 millones de año.

En algunas galaxias, conocidas por los astrofísicos como ‘starburst’, se han observado violentos episodios de formación estelar (ver, por ejemplo, ESO Press Fotos 31/04), que llevan a la aparición de supercúmulos estelares, que pueden llegar a tener millones de estrellas.

Estos episodios deben haber sido frecuentes durante la infancia de la Vía Láctea, hace más de 12000 millones de años: se cree que muchos cúmulos globulares – que tienen edades similares a las de la Galaxia (por ejemplo, ESO PR 20/04) -  son los descendientes de supercúmulos estelares.

Los supercúmulos estelares que se observan en las galaxias starburst están muy lejos. Resulta imposible distinguir las estrellas que los componen, incluso con la tecnología más avanzada, lo que hace muy complicado su estudio. Para los astrofísicos, sería muy importante encontrar un supercúmulo que estuviera cerca de nosotros, de tal modo que se pudiera estudiar su estructura en detalle.

Un equipo de astrónomos europeos [ver nota] acaba de conseguirlo, utilizando varios de los telescopios que ESO tiene en el Observatorio de La Silla (Chile).

Westerlund 1   
El cúmulo abierto Westerlund 1 se encuentra en la constelación austral Ara (El Altar). Fue descubierto en 1961 por el astrónomo sueco Bengt Westerlund, que trabajaba en Australia, y que después llegó a ser director de ESO en Chile. El cúmulo se encuentra detrás de una enorme nube de polvo y gas que impide el paso de la luz visible, atenuándola unas 100000 veces. Como consecuencia, la naturaleza del cúmulo ha permanecido oculta hasta ahora.

En 2001, el equipo de astrofísicos identificó en el cúmulo una docena de estrellas de las conocidas como Wolf-Rayet, un tipo peculiar de estrellas masivas extremadamente calientes. Desde entonces, han estudiado Westerlund 1 con los telescopios de ESO en Chile.

Usando imágenes obtenidas con el Wide Field Imager (WFI) del telescopio ESO/MPG de 2.2 m y con la cámara SUperb Seeing Imager 2 (SUSI2) del telescopio de 3.5 m ESO New Technology Telescope (NTT), los astrofísicos identificaron cerca de 200 miembros de Westerlund 1.

Para determinar la naturaleza de estas estrellas, los astrofísicos obtuvieron espectros de aproximadamente la cuarta parte de los miembros del cúmulo, haciendo uso del espectrógrafo Boller & Chivens del telescopio ESO 1.52 m y del ESO Multi-Mode Instrument (EMMI) en el NTT.

Un zoológico de objetos extraños
Sus observaciones han revelado una gran población de estrellas muy brillantes y masivas, algunas tan grandes como la distancia de Saturno al Sol (con radios 2000 veces mayores que el Sol), otras tan brillantes como un millón de soles.

Westerlund 1 se muestra como un fantástico zoológico estelar, con una enorme población de objetos exóticos. Todas las estrellas identificadas son estrellas masivas en avanzado estado de evolución: estrellas Wolf-Rayet, supergigantes OB, hipergigantes amarillas (con una luminosidad casi un millón de veces la del Sol) y variables azules luminosas (similares al famoso objeto eta Carinae – ver ESO PR 31/03).

Todas las estrellas analizadas en Westerlund 1 pesan por lo menos 30 ó 40 veces más que el Sol. Como este tipo de estrellas tienen tiempos de vida muy cortos – en términos astronómicos, claro – Westerlund 1 debe ser muy joven. Los astrofísicos calculan una edad entre 3.5 y 5 millones de años. Westerlund 1 es un recién nacido en nuestra Galaxia.

El cúmulo más masivo…
Westerlund 1 es tan rico en estrellas peculiares que contiene, por ejemplo, tantas hipergigantes amarillas como se conocen en el resto de la Galaxia.

“Si el Sol se encontrase en el centro de Westerlund 1, nuestro cielo estaría plagado de estrellas brillantes, muchas más luminosas que la Luna llena” comenta Ignacio Negueruela, de la Universidad de Alicante, en España, uno de los miembros del equipo.

La riqueza en estrellas masivas de Westerlund 1 nos indica que debe contener un número enorme de estrellas.   “En nuestra Galaxia,” explica Simon Clark del University College London (Reino Unido), otro de los autores del estudio “por cada estrella diez veces más masiva que el Sol,  hay más de cien estrellas como el Sol. Por tanto, el hecho de que veamos cientos de estrellas masivas en Westerlund 1 nos hace pensar que probablemente haya en total alrededor de medio millón de estrellas en el cúmulo, aunque la mayoría de ellas no son lo suficientemente brillantes para poderse ver a través de la nube de polvo y gas que oculta el cúmulo”. De ser así, Westerlund 1 sería diez veces más masivo que cualquier otro cúmulo de la Vía Láctea.

De este modo,  Westerlund 1 sería mucho más masivo que los cúmulos densos y masivos que se encuentran cerca del centro de la Galaxia, como el cúmulo de los Arcos o el cúmulo del Quintuplete, aunque aún será necesario obtener observaciones muy profundas de todos estos cúmulos con detectores infrarrojos para poder confirmar esta conclusión.

El supercúmulo Westerlund 1 proporciona a los astrofísicos una perspectiva única desde la que estudiar uno de los ambientes más extremos que  se encuentran en el Universo, mostrándonos como se forman las estrellas más masivas.

… y el más denso
El gran número de estrellas no fue la única sorpresa para Clark y sus colegas. Los astrofísicos encontraron que todas estas estrellas están apiñadas en una zona minúscula del espacio,  apenas seis años-luz de un extremo a otro. En comparación, la estrella más cercana al Sol, Proxima Centauri, está a cuatro años-luz de distancia.

De hecho, la concentración de estrellas en Westerlund 1 es tal, que la separación entre dos estrellas no debe ser mayor que el tamaño del Sistema Solar.

“Con tantas estrellas en un volumen tan pequeño, podría ocurrir que algunas de ellas chocasen.” aventura Simon Clark “Tal acontecimiento podría conducir a la formación de un agujero negro de masa intermedia, con más de 100 masas solares. Es incluso posible que uno de estos monstruos se haya formado ya en el centro de Westerlund 1.

Teniendo en cuenta la enorme población de estrellas masivas, Westerlund 1 debería tener un impacto importante sobre el medio que lo rodea. El cúmulo contiene tantas estrellas masivas que, en un periodo de menos de 40 millones de años, podrían llegar a producirse más de 1500 explosiones de supernova en su interior. Un gigantesco castillo de fuegos artificiales que podría capaz de impulsar una fuente de material galáctico.

Como Westerlund 1 se encuentra a menos de 10000 años-luz de distancia, cámaras de alta resolución, como el detector infrarrojo NAOS/CONICA, montado en el Very Large Telescope de ESO, pueden resolver sus estrellas. Observaciones con estos dispositivos están comenzando a mostrar estrellas más pequeñas en Westerlund 1, alcanzando incluso algunas menos masivas y luminosas que el Sol. Los astrofísicos podrán muy pronto estudiar las profundidades de este zoológico galáctico.

[Nota]
El equipo de investigadores está compuesto por J. Simon Clark (University College London, Reino Unido), Ignacio Negueruela (Universidad de Alicante, España), Paul Crowther (University of Sheffield, Reino Unido), Simon Goodwin (University of Wales, Cardiff, Reino Unido), Rens Waters ( Sterrenkundig Instituut "Anton Pannekoek", Universiteit van Amsterdam) y Sean Dougherty (Dominion Radio Astrophysical Observatory).

Más información
Los resultados que se presentan en este comunicado de prensa aparecerán en breve en la revista especializada Astronomy and Astrophysics (“On the massive stellar population of the super star cluster Westerlund 1”, por J. S. Clark y colegas). El fichero PDF puede descargarse desde la página web de Astronomy and Astrophysics. Un segundo artículo (“Further Wolf-Rayet Stars in the starburst cluster Westerlund 1”, por I. Negueruela y J. S. Clark) le seguirá poco después en Astronomy and Astrophysics. Está ya disponible como astro-ph/0503303.

Contactos

ESO PR Photo 09a/05

Imagen en colores falsos de Westerlund 1, basada en observaciones obtenidas con el Wide Field Imager del telescopio 2,2 m MPG/ESO. La imagen cubre una región de 5x5 minutos de arco en el cielo y ha sido creada a partir de exposiciones realizadas con el filtro V (550 nm, exposición de 2 min, asociada al canal azul), el filtro R (650 nm, 1 min, canal verde) y el filtro I (748 nm, 18 sec, canal rojo). Se ha utilizado tan sólo la cámara central del WFI, ya que todo el cúmulo cabe dentro. En la imagen, las estrellas que se encuentran delante de Westerlund aparecen azules o blancas, las estrellas masivas calientes del cúmulo aparecen naranjas o amarillas y las supergigantes frías aparecen rojas.

ESO PR Photo 09b/05
Propiedades de cúmulos masivos jóvenes en nuestra Galaxia y en su satélite, la Nube Grande de Magallanes, comparadas con las de supercúmulos estelares en galaxias con fuerte formación estelar. El diagrama muestra las masas y radios de estos cúmulos y la posición de Westerlund 1 (marcado Wd 1).

Written and maintained by Ignacio Negueruela Last update on 21st March 2005.