Cúmulo estelar para niños
Un cúmulo estelar es un grupo de estrellas que se mantienen unidas por su propia fuerza de gravedad. Imagina un montón de canicas que se atraen entre sí. En el espacio, las estrellas hacen algo parecido. Tradicionalmente, se clasifican en dos tipos principales: los cúmulos globulares y los cúmulos abiertos.
Los cúmulos globulares son grupos muy densos con cientos de miles o incluso millones de estrellas muy viejas, que tienen más de mil millones de años. Por otro lado, los cúmulos abiertos suelen tener cientos o miles de estrellas más jóvenes, con menos de cien millones de años, o de edad intermedia. Los cúmulos abiertos se van separando con el tiempo debido a la interacción con nubes de gas y polvo en su viaje por la galaxia. Los cúmulos globulares, al ser más densos, son más estables, aunque también se desintegran con el tiempo.
Además de la cantidad de estrellas y la edad, estos dos tipos de cúmulos se diferencian por su "metalicidad" (la cantidad de elementos más pesados que el helio e hidrógeno que contienen). Los cúmulos abiertos tienen muchos de estos elementos, mientras que los globulares tienen pocos. También se distinguen por su órbita: los cúmulos abiertos se encuentran en el disco de la galaxia, mientras que los globulares están en el halo, una especie de esfera que rodea la galaxia. Curiosamente, el tamaño de sus centros es similar, de unos pocos pársecs (una unidad de distancia muy grande en el espacio).
En las últimas décadas, los científicos descubrieron que esta clasificación tradicional no era suficiente. Por ejemplo, en las Nubes de Magallanes (galaxias cercanas a la nuestra) se encontraron cúmulos tan grandes como los globulares, pero que eran jóvenes. También se descubrieron los supercúmulos estelares en otras galaxias, que son aún más grandes y jóvenes. Algunos de estos supercúmulos se han encontrado en nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, aunque están escondidos por nubes de polvo.
También se vio que la diferencia entre un cúmulo estelar (estrellas unidas por gravedad) y una asociación estelar (grupos que se dispersan lentamente) no siempre es clara. Algunas agrupaciones nacen como cúmulos, otras como asociaciones, y otras en un punto intermedio. Todas ellas terminan por separarse. Los cúmulos globulares son los que duran más tiempo; podemos ver algunos que se formaron al principio de la vida de nuestra galaxia. Sin embargo, incluso los cúmulos globulares pueden mostrar "colas de marea", que son rastros de estrellas que se han ido desprendiendo, lo que indica que también se están desintegrando.
Por eso, una clasificación moderna de los grupos de estrellas debe considerar al menos tres cosas: su edad, su masa y si están unidos por gravedad. También se podrían añadir la metalicidad y el tipo de órbita.
Contenido
- Cúmulo abierto: ¿Qué son y dónde se encuentran?
- Cúmulo globular: Antiguos grupos de estrellas
- Supercúmulos estelares: Gigantes en formación
- Formas intermedias: Entre cúmulos y galaxias
- Interés astronómico de los cúmulos: ¿Por qué son importantes?
- Nube estelar: Grandes concentraciones de estrellas
- Galería de imágenes
- Véase también
Cúmulo abierto: ¿Qué son y dónde se encuentran?
Los cúmulos abiertos son muy diferentes de los cúmulos globulares. A diferencia de los globulares, que se distribuyen de forma esférica, los cúmulos abiertos se encuentran principalmente en el plano galáctico y casi siempre dentro de los brazos espirales de una galaxia.
Generalmente, son grupos de estrellas jóvenes, con edades de hasta unas pocas decenas de millones de años. Hay algunas excepciones raras que pueden tener miles de millones de años, como Messier 67. Los cúmulos abiertos pueden formar regiones donde se crea gas brillante, como la nebulosa de Orión.
Los cúmulos abiertos suelen tener hasta unos cientos de estrellas, distribuidas en una región de hasta unos 30 años luz de diámetro. Como tienen menos estrellas que los cúmulos globulares, su gravedad es más débil. Con el tiempo, se ven afectados por la gravedad de las nubes moleculares gigantes y otros cúmulos. Los encuentros cercanos entre las estrellas del cúmulo también pueden hacer que algunas estrellas salgan disparadas, un proceso llamado "evaporación".
Algunos de los cúmulos abiertos más famosos son las Pléyades y las Híades en la constelación de Tauro. El Cúmulo doble de h+Chi Persei también es muy visible en cielos oscuros. Los cúmulos abiertos suelen estar dominados por estrellas azules jóvenes y muy calientes. Aunque estas estrellas viven poco tiempo (solo unas decenas de millones de años), los cúmulos abiertos suelen dispersarse antes de que estas estrellas mueran.
Medir con precisión las distancias a los cúmulos abiertos es muy útil. Permite a los astrónomos calibrar la relación entre el período y el brillo de las Cefeidas (estrellas que cambian de brillo de forma regular). Estas Cefeidas se usan luego como "velas estándar" para medir distancias a galaxias lejanas y calcular la velocidad a la que el universo se expande (la constante de Hubble). Por ejemplo, el cúmulo abierto NGC 7790 tiene tres Cefeidas clásicas que son clave para estos estudios.
Cúmulo incrustado: Estrellas recién nacidas en su "cuna"
Los cúmulos incrustados son grupos de estrellas muy jóvenes que están parcial o totalmente cubiertas por polvo o gas interestelar. Este material suele ser tan denso que no podemos ver las estrellas con telescopios ópticos. Los cúmulos incrustados se forman dentro de nubes moleculares, cuando estas nubes empiezan a colapsar y a crear estrellas. En estos cúmulos, la formación de estrellas sigue activa, por lo que pueden contener diferentes tipos de objetos estelares jóvenes, como protoestrellas (estrellas en formación) y estrellas que aún no han llegado a su etapa principal de vida. Un ejemplo famoso de cúmulo incrustado es el Cúmulo del Trapecio en la Nebulosa de Orión. También hay un cúmulo incrustado en el centro de la nube ρ Ophiuchi.
Cúmulo globular: Antiguos grupos de estrellas
Los cúmulos globulares son grupos de estrellas con forma casi esférica. Contienen entre 10.000 y varios millones de estrellas, agrupadas en regiones de 10 a 30 años luz. Suelen estar formados por estrellas muy, muy viejas, apenas unos cientos de millones de años más jóvenes que el propio universo. La mayoría de estas estrellas son amarillas y rojas, y tienen una masa menor que dos masas solares. Este tipo de estrellas son las más comunes en los cúmulos globulares porque las estrellas más grandes y calientes ya han terminado su vida, explotando como supernovas o transformándose en enanas blancas. Sin embargo, en los cúmulos globulares también hay algunas estrellas azules, llamadas "rezagadas azules", que se cree que se formaron por la unión de estrellas en las densas regiones internas del cúmulo.
En nuestra Galaxia, los cúmulos globulares se distribuyen de forma esférica en el halo galáctico, que es como una gran esfera que rodea el Centro Galáctico. Orbitan el centro de la galaxia en caminos muy ovalados. En 1917, el astrónomo Harlow Shapley usó la distribución de los cúmulos globulares para hacer la primera estimación de la distancia del Sol al centro de la Vía Láctea.
Hasta mediados de los años 90, los cúmulos globulares eran un gran misterio para los astrónomos. Las teorías sobre cómo evolucionan las estrellas indicaban que las estrellas más antiguas de los cúmulos globulares eran más viejas que la edad estimada del universo. Sin embargo, gracias a mejores mediciones de distancia con el satélite Hipparcos y cálculos más precisos de la constante de Hubble, se resolvió esta paradoja. Ahora sabemos que el universo tiene unos 13 mil millones de años, y las estrellas más antiguas son solo unos cientos de millones de años más jóvenes.
Nuestra galaxia tiene unos 150 cúmulos globulares. Algunos de ellos podrían ser los núcleos de pequeñas galaxias que fueron "capturadas" por la Vía Láctea y perdieron sus estrellas exteriores debido a la fuerza de marea, como parece ser el caso del cúmulo globular M79. Algunas galaxias tienen muchos más cúmulos globulares que la Vía Láctea; por ejemplo, la gigantesca galaxia elíptica M87 contiene más de mil.
Algunos de los cúmulos globulares más brillantes se pueden ver a ojo desnudo. El más brillante, Omega Centauri, fue observado en la antigüedad y catalogado como una estrella antes de la invención del telescopio. El cúmulo globular más brillante en el hemisferio norte es M13 en la constelación de Hércules.
Supercúmulos estelares: Gigantes en formación
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Los supercúmulos estelares son regiones muy grandes donde se han formado muchas estrellas recientemente. Se cree que son los "precursores" o las versiones jóvenes de los cúmulos globulares. Un ejemplo es Westerlund 1 en la Vía Láctea.
Formas intermedias: Entre cúmulos y galaxias
En 2005, los astrónomos descubrieron un nuevo tipo de cúmulo estelar en la Galaxia de Andrómeda. Estos cúmulos son muy parecidos a los globulares, pero son menos densos. No se conocen cúmulos de este tipo (también llamados "cúmulos globulares extendidos") en la Vía Láctea. Los tres descubiertos en la Galaxia de Andrómeda son M31WFS C1, M31WFS C2 y M31WFS C3.
Estos nuevos cúmulos tienen cientos de miles de estrellas, un número similar al de los cúmulos globulares. También comparten otras características con ellos, como los tipos de estrellas y su metalicidad. Lo que los hace diferentes es que son mucho más grandes (varios cientos de años luz de diámetro) y cientos de veces menos densos. Esto significa que las estrellas están mucho más separadas. Estos cúmulos tienen propiedades intermedias entre los cúmulos globulares y las galaxias enanas esferoidales.
Todavía no se sabe cómo se forman estos cúmulos, pero su formación podría estar relacionada con la de los cúmulos globulares. Tampoco se sabe por qué la Galaxia de Andrómeda los tiene y la Vía Láctea no. Es poco probable que M31 sea la única galaxia con este tipo de cúmulos extendidos.
Otro tipo de cúmulos son las "pelusas tenues", que hasta ahora solo se han encontrado en galaxias lenticulares como NGC 1023 y NGC 3384. Se caracterizan por su gran tamaño en comparación con los cúmulos globulares y se distribuyen en forma de anillo alrededor del centro de sus galaxias. Al igual que los cúmulos globulares, parecen ser objetos muy antiguos.
Interés astronómico de los cúmulos: ¿Por qué son importantes?
Los cúmulos estelares son muy importantes para entender cómo evolucionan las estrellas. Esto se debe a que las estrellas de un cúmulo nacieron casi al mismo tiempo y del mismo material. Por lo tanto, muchas de sus propiedades dependen solo de su masa. Las teorías sobre la evolución estelar se basan en observaciones de cúmulos abiertos y globulares. Esto es especialmente cierto para los cúmulos globulares antiguos. En el caso de los cúmulos jóvenes (menos de mil millones de años) y de edad intermedia (entre mil y cinco mil millones de años), factores como la edad, la masa y la composición química también son importantes.
Según su edad, los cúmulos de estrellas pueden darnos mucha información sobre las galaxias donde viven. Por ejemplo, los cúmulos en las Nubes de Magallanes pueden decirnos mucho sobre cómo se formaron esas galaxias enanas. Esto, a su vez, nos ayuda a entender muchos procesos que ocurren en nuestra propia galaxia, la Vía Láctea. Los cúmulos jóvenes, en particular, pueden explicar cómo se formaron las estrellas en nuestra galaxia.
Los cúmulos también son un paso crucial para determinar la escala de distancia del universo. Algunos de los cúmulos más cercanos están lo suficientemente cerca como para medir sus distancias usando el paralaje (un método basado en el cambio aparente de posición de un objeto). Se puede crear un diagrama de Hertzsprung-Russell para estos cúmulos, que muestra la relación entre el brillo y la temperatura de las estrellas. Este diagrama tiene valores de brillo absolutos conocidos. Luego, cuando se hace un diagrama similar para un cúmulo cuya distancia no se conoce, se puede comparar la posición de la "secuencia principal" (la etapa de vida de la mayoría de las estrellas) con la del primer cúmulo para estimar su distancia. Este proceso se llama "ajuste de secuencia principal". Al usar este método, hay que considerar el "enrojecimiento" (el efecto del polvo que hace que la luz de las estrellas se vea más roja) y los tipos de estrellas.
Casi todas las estrellas en el campo de nuestra galaxia, incluyendo el Sol, nacieron originalmente en regiones con cúmulos incrustados que luego se desintegraron. Esto significa que las propiedades de las estrellas y los sistemas planetarios podrían haber sido afectadas por estos entornos iniciales. Este parece ser el caso de nuestro propio Sistema Solar, donde la composición química sugiere que una supernova (explosión de una estrella) cercana tuvo un efecto al principio de la historia de nuestro Sistema Solar.
Nube estelar: Grandes concentraciones de estrellas
Aunque técnicamente no son cúmulos estelares, las nubes estelares son grandes concentraciones de muchas estrellas dentro de una galaxia, que se extienden por muchísimos años luz. A menudo contienen cúmulos estelares en su interior. Las estrellas parecen estar muy juntas, pero no suelen formar parte de una estructura unida por gravedad. Dentro de la Vía Láctea, las nubes estelares se ven a través de huecos entre las nubes de polvo de la Gran Falla, lo que nos permite ver más profundamente a lo largo de nuestra línea de visión. También se han identificado nubes estelares en otras galaxias cercanas. Algunos ejemplos de nubes estelares son la Gran nube estelar de Sagitario, la Pequeña nube estelar de Sagitario, la nube estelar de Scutum, la nube estelar de Cygnus, la nube estelar de Norma y NGC 206 en la Galaxia de Andrómeda.
Galería de imágenes
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Cúmulo globular M13.
Véase también
En inglés: Star cluster Facts for Kids
