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En nuestra galaxia se encuentra un cúmulo de estrellas jóvenes y muy masivas encerradas en un espacio tan pequeño, que la distancia promedio que las separa es similar al tamaño de nuestro sistema solar.

Súper-cúmulos estelares

Las estrellas nacen generalmente en grupos pequeños, principalmente en los así llamados “cúmulos abiertos” que contienen típicamente contienen unos pocos cientos de estrellas. A partir de un amplio espectro de observaciones, los astrónomos infieren que el mismo Sol haya nacido en un cúmulo de ese tipo, hace unos 4 500 millones de años.

Domo del Telescopio NTT en La Silla, Chile. Crédito: ESO / La Silla

En algunas galaxias activas (de estallido estelar), los científicos han observado episodios violentos de formación estelar (véase, por ejemplo, la imagen ESO Press Photo 31/04), que llevan al desarrollo de súper-cúmulos estelares, conteniendo cada uno de ellos varios millones de estrellas.

Estos episodios fueron obviamente comunes durante la infancia de la Vía Láctea, hace más de 12 000 millones de años; los muchos cúmulos globulares galácticos (que son casi tan antiguos como nuestra propia galaxia, por ejemplo ESO PR 20/04), son considerados como remanentes de súper-cúmulos estelares primitivos.

Todos los súper-cúmulos estelares observados hasta ahora en galaxias de estallido estelar están muy lejos. No es posible distinguir sus estrellas individuales, aún con la tecnología más avanzada. Esto complica enormemente su estudio, y por lo tanto los astrónomos han deseado, desde hace tiempo, hallar cúmulos de este tipo en nuestro vecindario a los efectos de sondear su estructura con mucho más detalle.

Ahora, un equipo de astrónomos europeos (1) lo ha logrado finalmente, utilizando para ello varios de los telescopios de ESO en el Observatorio de La Silla, en Chile.

Westerlund 1

Foto ESO PR 09a/05: Ésta es una imagen compuesta del súper-cúmulo estelar Westerlund 1 tomada por la cámara WFI MPG/ESO de 2,2 mt. Cubre una región del cielo de 5x5 minutos de arco y está basada en observaciones realizadas en la banda-V (550 nm, canal azul), la banda-R (650 nm, canal verde) y la banda-I (784 nm, canal rojo). Las estrellas del primer plano aparecen de color azul, mientras que los miembros masivos y calientes del cúmulo se ven de color naranja, y los masivos fríos son los de color rojo.Crédito: MPG/ESO + WFI / La Silla

El cúmulo abierto Westerlund 1 está localizado en la constelación austral de Ara (el Altar). Fue descubierto en 1961 desde Australia por el astrónomo sueco Bengt Westerlund, quien luego se mudó para convertirse en el Director de ESO en Chile (1970-1974).

Domo del Telescopio ESO de 3,6 metros en La Silla, Chile. Crédito: ESO / La Silla

Este cúmulo se encuentra detrás de una enorme nube interestelar de gas y polvo que bloquea la mayor parte de su luz visible. El factor de oscurecimiento es de más de 100 000, y ésa es la razón por la cual se tardó tanto en descubrir la verdadera naturaleza de este cúmulo en particular.

En 2001, el equipo de astrónomos identificó más de una docena de estrellas calientes y peculiarmente masivas en el cúmulo, las así llamadas estrellas “Wolf-Rayet”. Desde entonces, lo ha estudiado extensamente con varios telescopios de ESO.

Utilizaron imágenes capturadas por la Cámara Gran Angular (WFI = Wide Field Imager) adosada al telescopio ESO/MPG de 2,2 metros, así como de la Cámara de Visión Soberbia 2 (SuSI2 = Superb Seeing Imager2) del Telescopio de Nueva Tecnología (NTT = New Technology Telescope) de 3,6 metros de ESO. A partir de estas observaciones, pudieron identificar más de 200 estrellas miembros del cúmulo.

Para establecer la verdadera naturaleza de estas estrellas, los astrónomos efectuaron después observaciones espectroscópicas de aproximadamente un cuarto del total de ellas. Para ésto, utilizaron el espectrógrafo Boller & Chivens del telescopio ESO de 1,52 metros y el Instrumento Multi-Modo (EMMI = ESO Multi-Mode Instrument) de ESO en el NTT.

Un zoológico exótico

Estas observaciones han revelado una gran población de estrellas bastante extremas, muy masivas y brillantes. Algunas podrían llenar el sistema solar hasta la órbita de Saturno (es decir, son unas 2 000 veces más grandes que el Sol), otras brillan tanto como un millón de soles.

Obviamente, Westerlund 1 es un zoológico estelar fantástico, con una población tremendamente exótica que representa una verdadera bonanza astronómica. Todas las estrellas identificas son muy masivas y evolucionadas, comprendiendo toda una gama de rarezas estelares que va desde estrellas Wolf-Rayet y supergigantes OB hasta Hipergigantes Amarillas (casi tan luminosas como un millón de Soles) y Variables Luminosas Azules (similares al excepcional objeto Eta Carinae – véase ESO PR 31/003).

Todas las estrellas analizadas hasta ahora en Westerlund 1 son al menos 30 o 40 veces más masivas que el Sol, Como muchas de estas estrellas tienen una vida bastante corta (astronómicamente hablando), Westerlund 1 debe ser muy joven. Los astrónomos determinaron una edad de entre 3,5 a 5 millones de años. De modo que, claramente, Westerlund 1 es un cúmulo “recién nacido” en nuestra galaxia.

El cúmulo más masivo...

Imagen ESO PR 09b/05: Aquí vemos las propiedades de los cúmulos masivos jóvenes en nuestra galaxia y en la Gran Nube de Magallanes, así como de los súper-cúmulos estelares en las galaxias de formación estelar. El diagrama muestra la masa y el radio de estos cúmulos y también la posición de Westerlund 1 (indicado comoWd 1).Crédito: ESO La Silla

Westerlund 1 es increíblemente rico en estrellas monstruosas: como ejemplo, contiene tantas Hipergigantes Amarillas como las que se conocían hasta ahora en toda la Vía Láctea.

“Si el Sol estuviera ubicado en el corazón de Westerlund 1, el cielo estaría completamente cubierto de estrellas, muchas de ellas más brillantes que la Luna llena”, comenta Ignacio Negueruela de la Universidad de Alicante en España y miembro del equipo.

La gran cantidad de estrellas muy masivas implica que Westerlund 1 debe contener un gran número de estrellas. “En nuestra galaxia, explica Simon Clark del Colegio Universitario de Londres (Reino Unido) y uno de los autores de este estudio, “existen más de 100 estrellas tipo Sol por cada estrella que sea 10 veces tan masiva como nuestra estrella. El hecho de que veamos cientos de estrellas masivas en Westerlund 1 significa que probablemente contiene hasta medio millón de estrellas, pero la mayoría de ellas no es lo suficientemente luminosa como para atravesar la oscurecedora nube de gas y polvo”. Ésto es más de diez veces más que ningún otra acumulación joven conocida en la Vía Láctea.

Presumiblemente, Westerlund 1 es mucho más masivo que los densos cúmulos de estrellas masivas presentes en la región central de nuestra galaxia, como los cúmulos de Arcos y del Quintuplete. Se necesitarán más observaciones profundas en el infrarrojo para confirmar ésto.

Ahora, este súper-cúmulo proporciona a los astrónomos una perspectiva única hacia uno de los ambientes más extremos del Universo. Westerlund 1 generará seguramente nuevas oportunidades en la larga búsqueda de más y mejores datos sobre cómo las estrellas, y especialmente las más masivas, llegan a formarse.

… y el más denso

El gran número de estrellas contenidas en Westerlund 1 no fue la única sorpresa que esperaba a Clark y a sus colegas. A partir de sus observaciones, los miembros del equipo hallaron también que todas esas estrellas estaban encerradas en un asombrosamente pequeño volumen de espacio, de menos de 6 años luz de diámetro. De hecho, ésto es más o menos comparable con la distancia de 4 años luz que nos separa de la estrella más próxima al Sol, Próxima Centauri.

Telescopio MPG/ESO de 2,2 metros en La Silla, desierto de Atacama, Chile. Crédito: ESO / La Silla

Es algo realmente increíble: la concentración de Westerlund 1 es tan alta que la separación media entre las estrellas es bastante similar a la de nuestro sistema solar.

“Con tantas estrellas en un volumen tan pequeño, es posible que algunas de ellas choquen entre sí”, prevé Simon Clark. “Esto podría llevar a la formación de un agujero negro de masa intermedia, quizás de unas 100 masas solares. Es posible que ya se haya formado un monstruo así en el corazón de Westerlund 1”.

La enorme población de estrellas masivas en Westerlund 1 sugiere que tendrá un muy significativo impacto en sus alrededores. El cúmulo contiene tantas estrellas masivas que en un lapso de menos de 40 millones de años, será el hogar de más de 1 500 supernovas; unos gigantescos fuegos de artificio que podrán impulsar una fuente de material galáctico.

Como Westerlund 1 está a una distancia de apenas unos 10 000 años luz, las cámaras de alta resolución como NAOS/CONICA del Telescopio Muy Grande de ESO puede resolver sus estrellas individuales. Tales observaciones están ahora comenzando a revelar estrellas más pequeñas en Westerlund 1, incluyendo a algunas más pequeñas que el Sol. De esa forma, los astrónomos pronto podrán estudiar con gran profundidad a este exótico zoológico galáctico.

Más información

La investigación presentada en este Informe de Prensa de ESO aparecerá muy pronto en la importante revista “Astronomy and Astrophysics” ("On the massive stellar population of the Super Star Cluster Westerlund 1" por J. S. Clark y colegas). El archivo PDF se encuentra disponible en el sitio web de A&A.; Un segundo artículo, ("Further Wolf-Rayet stars in the starburst cluster Westerlund 1", por Ignacio Negueruela y Simon Clark) será también publicado en “Astronomy and Astrophysics”. Está disponible en astro-ph/0503303.

NOTAS:

1).- El equipo está compuesto por Simon Clark (Colegio Universitario de Londres, Reino Unido), Ignacio Negueruela (Universidad de Alicante, España), Paul Crowther (Universidad de Sheffield, Reino Unido), Simon Goodwin (Universidad de Gales, Cardiff, Reino Unido), Rens Waters (Universidad de Amsterdam) y Sean Dougherty (Observatorio Astrofísico Dominion Radio).

Observatorio de ESO en La Silla, desierto de Atacama, Chile. Crédito: ESO / La Silla

Agradecemos a ImageShack por su repositorio gratuito de imágenes. - HRB

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Web Site:
Artículo: “Young and Exotic Stellar Zoo”
Fecha: Marzo 22, 2005

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Para Astroseti.org: Heber Rizzo Baladán

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