More topic actionsEdit   Attach

Repensant tot el que pensem que sabíem sobre cúmuls estel·lars

Notícies

Notícia al web de l'ESA

ESA Gaia DR2 Parallaxes AllSky 625.jpg
Paralaje en el cielo de Gaia. Crédito: ESA / Gaia / DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO

El satèl·lit Gaia de l'ESA té una missió: cartografiar i caracteritzar a més de mil milions d'estrelles de la Via Làctia. Moltes d'aquestes estrelles resideixen en complexos i llampants cúmuls dispersos per la nostra galàxia. En estudiar aquestes agrupacions estel·lars, Gaia revela molt sobre la formació i evolució de les estrelles de casa nostra i l'entorn còsmic.

La Via Làctia està plena d'estrelles. La nostra galàxia en conté més de cent mil milions, des de nanes fins gegants, poblant el seu atapeït centre i el seu disc espiral.

Es creu que moltes d'aquestes estrelles es van formar de la mateixa manera: enormes núvols de gas molecular fred i condensat que col·lapsen sota la influència de la gravetat i es fragmenten per formar cúmuls de centenars a milers d'estrelles, coneguts com cúmuls estel·lars. Alguns d'aquests grups duren milers de milions d'anys, mentre que altres es dispersen ràpidament, alliberant les seves estrelles en el disc de la Via Làctia.

És probable que també el nostre Sol es formés en un cúmul fa uns 4.500 milions d'anys, i la recerca dels seus germans solars, estrelles que van néixer en el mateix cúmul que el Sol i després van prendre camins diferents, proporcionaria informació important sobre el naixement de la nostra estrella.

Malgrat el nostre creixent coneixement, queden moltes preguntes obertes. Per exemple, quants cúmuls existeixen, quants s'estan formant actualment, quants s'estan desfent i a quin ritme?

El satèl·lit Gaia de l'ESA està explorant la increïble diversitat d'estrelles i els seus cúmuls d'origen.

Llançat al desembre de 2013, Gaia té com a objectiu traçar un mapa del cosmos proper i executar el cens d'estrelles més extens realitzat, rastrejant les posicions, moviments i propietats de més de mil milions d'estrelles en la Via Làctia i els seus voltants. Fins al moment, la missió ha publicat dos paquets de dades: Data Release 1 (DR1) el 14 de setembre de 2016 i Data Release 2 (DR2) el 25 d'abril de 2018.

" La primera publicació de dades va ser planejada com una prova més que com una base de dades completa, i la segona és encara molt primerenca per a Gaia ", diu Carme Jordi, de la Universitat de Barcelona, Espanya, membre de l'Equip de Ciència de Gaia. " No obstant això, aquests conjunts de dades ja ens han ofert informació única sobre les estrelles dins de la nostra galàxia i, en particular, sobre els cúmuls estel·lars".

Gaia DR1 contenia les posicions i la brillantor d'1.1 milions d'estrelles, i les paral·laxis (una forma de mesurar la distància) i els moviments propis (moviment a través del cel) per a un subconjunt de dos milions. Gaia DR2 eleva aquestes xifres a gairebé 1.7 bilions d'estrelles en termes de posicions i brillantor, més de 1.3 bilions en termes de paral·laxi i moviment pròpi, i afegeix noves dades sobre colors estel·lars, velocitats de línia de visió, temperatures de superfície, variabilitat, ràdio, lluminositats, i més.

Amb Gaia DR2, la missió ha proporcionat als científics noves eines per observar els cúmuls d'estrelles en el veïnat del Sol i més enllà.

Nous cúmuls descoberts

Alfred Castro-Ginard i els seus col·legues van utilitzar un mètode estadístic en un subconjunt de Gaia DR1 per descobrir 21 cúmuls propers que anteriorment havien passat desapercebuts, confirmant les seves troballes utilitzant les dades completes de DR2. Fins ara, encara que no per unanimitat, els científics generalment pensaven que, a distàncies entre 3200 i 6500 anys llum de la Terra, tots aquests cúmuls havien estat identificats, però aquest estudi suggereix que encara hi ha molt per descobrir.

" Val la pena assenyalar que aquest estudi només va analitzar una petita part del cel ", explica Jordi. " El descobriment de nous cúmuls propers, que haurien de ser els més fàcils de detectar, indica que el nostre coneixement d'aquests cúmuls en realitat és bastant incomplet a grans distàncies".

Aquesta troballa aviat va ser seguida i recolzada per un estudi diferent, dirigit per Tristan Cantat-Gaudin, que va tornar a analitzar tots els cúmuls catalogats prèviament, coneguts i suposadament similars, utilitzant dades de Gaia DR2. Aquesta investigació va confirmar les deteccions anteriors d'aproximadament 1200 cúmuls i va determinar la seva distància mitjana i el moviment general.

Els científics també van descobrir per casualitat 60 nous cúmuls potencials, però també sorprenentment van descartar cúmuls que prèviament havien estat identificats. L'estudi va revelar que molts d'aquests cúmuls són en realitat cúmuls superposats que consisteixen en més d'un grup, mentre que altres són només asterismes, patrons aparents o agrupacions d'estrelles fetes per efectes de perspectiva en el cel bidimensional.

Un altre estudi realitzat per Cantat-Gaudin i els seus col·laboradors es va centrar en un grup estel·lar proper conegut com a Vela OB2, que és una mica més flexible que un grup comú. La precisió de Gaia els va permetre als científics estudiar els moviments estel·lars dins de Vela OB2 amb gran detall, revelant que comprèn múltiples cúmuls més petits d'estrelles i que el complex general s'està expandint. Van utilitzar les dades per desentranyar la història d'aquest grup estel·lar, que està associat amb un gran i pròxim embolcall de gas conegut com IRES Vela Shell que es creu que es va originar en una explosió de supernova: segons Gaia, el gran fenomen que va desencadenar aquest embolcall també va provocar la formació de les estrelles de Vela OB2 fa més de 10 milions d'anys.

"Les extraordinaries dades de Gaia ens permeten revisar el nostre cens estel·lar existent i confirmar, descartar i descobrir cúmuls ", diu Jordi, coautora dels tres estudis. " Això és de gran valor com a ajuda per a caracteritzar la distribució de cúmuls al llarg del disc de la Via Làctia i la seva altura en relació amb el pla galàctic".

Rastreig de cúmuls a través de la Via Làctia

En una escala galàctica més àmplia, els nous recomptes que els científics han començat a reunir amb Gaia semblen indicar que els cúmuls que es troben sobre el pla de la Via Làctia són antics i es troben més allunyats del centre de la nostra Galàxia.

" Sembla que no hi ha cúmuls vells a grans altituds en la part interior del disc galàctic, per la qual cosa s'han d'haver dissolt, tal com ho prediquen els nostres models", explica Jordi.

Observant específicament els cúmuls d'àrees de major altitud del nostre disc de galàxia mitjançant la combinació de posicions i moviments en el cel de Gaia DR2 amb la velocitats en línia de visió d'un estudi fet des de la Terra, Janez Kos i els seus col·legues van descartar l'existència de quatre dels cinc cúmuls analitzats.

En un estudi diferent, Caroline Soubiran i els seus col·legues van utilitzar les velocitats de la línia de visió de Gaia DR2 per explorar la cinemàtica de 861 cúmuls estel·lars, i van trobar que seguien la distribució de la velocitat de les estrelles de camp - estrelles que no estan associades a cap cúmul - en les zones pròximes al Sol.

Les dades precises de Gaia DR2 també van contribuir a revelar la dissolució en curs del cúmul més proper al Sol, les Hyades, en dos estudis independents dirigits per Stefan Meingast i Siegfried roser, respectivament. Es va trobar que aquest cúmul ostenta dues cues de marea ben definides que contenen centenars d'estrelles, cadascuna de les quals s'estén des del nucli del cúmul en una forma diferent de "S".

"Aquesta troballa única obre una nova finestra per estudiar com els cúmuls, a través de la seva desaparició gradual sota la influència de la gravetat de la Via Làctia, alimenten contínuament el disc galàctic amb estrelles", diu Jordi.

Cúmuls com a laboratoris de física estel·lar

Els cúmuls d'estrelles no només són indicadors de com el disc de la nostra galàxia ha evolucionat amb el temps, sinó que també són excel·lents laboratoris per estudiar la física estel·lar. Amb les seves dades sense precedents, Gaia ha començat a revelar detalls mai observats abans que deixen empremta en la nostra comprensió de la formació i evolució de les estrelles.

En traçar el color de les estrelles enfront de la seva brillantor, els astrònoms han estat utilitzant l'anomenat diagrama d'Hertzsprung-Russell (HR) per estudiar l'evolució de les poblacions estel·lars durant més d'un segle. En aquest diagrama, la majoria de les estrelles es troben al llarg d'una línia diagonal superior esquerra a inferior dreta coneguda com la "seqüència principal", que identifica les estrelles en el seu millor moment, cremant combustible d'hidrogen en els seus nuclis, mentre que les estrelles que es troben en etapes posteriors de la vida es troben lluny d'aquesta seqüència.

En els cúmuls, que històricament es pensava que contenien una única i simple població d'estrelles que es formaven totes al mateix temps, la posició en el diagrama on la seqüència principal "s'apaga" s'usava habitualment per estimar l'edat d'aquesta població estel·lar en particular. No obstant això, en els últims anys, els científics han trobat probes de que els cúmuls poden comprendre més d'una població d'estrelles, sobre la base de l'observació de múltiples punts d'apagada en els seus diagrames de HR.

Gaia ara està fent una crida a un replantejament d'aquest fenomen, ja que diversos estudis basats en el seu últim conjunt de dades semblen indicar com es poden explicar els múltiples punts d'apagada sense invocar a diverses poblacions d'estrelles, sinó que s'inclouen correctament els efectes de la rotació de les estrelles del cúmul en els seus colors predits. Per exemple, Anna Marino i els seus col·legues van realitzar dos estudis amb dades fotomètriques de Gaia DR2 per suggerir que aquesta és una característica comuna en els cúmuls de la Via Làctia, mentre que Beomdu Lim i els seus col·legues van trobar un resultat similar al combinar els moviments propis de Gaia amb les observacions espectroscòpiques terrestres de M11, també conegut com el cúmul 'Wild Duck'. De manera similar, Giacomo Cordoni i els seus col·legues van utilitzar una combinació de velocitat estel·lar, fotometria i dades de moviment adequats per confirmar que els efectes de rotació de les estrelles poden afectar els seus colors estimats i la seva vida útil.

Certament, aquesta no és l'última paraula sobre els cúmuls estel·lars, i molts més estudis seguiran en els propers anys i aclariran, reobriran i potser fins i tot aprofundiran aquests temes intrigants. Com tota gran missió o experiment, Gaia està proporcionant als científics dades precises i abundants que estan augmentant la nostra comprensió de molts problemes astronòmics, donant lloc a preguntes noves i més profundes a mesura que el nostre coneixement creix.

"Gaia és única i està revolucionant tots els camps de l'astrofísica, i aquesta recent investigació sobre cúmuls d'estrelles és un bon exemple", diu Jos de Bruijne, científic adjunt del projecte de Gaia a l'ESA.

"La missió ens ha donat mesures precises de com es mouen les estrelles a través de l'espai i les seves distàncies a nosaltres ... i ha fet això per a més de mil milions d'estrelles. Mai abans havíem tingut alguna cosa com aquesta base de dades, i és d'una ajuda incalculable per a l'estudi de la nostra Galàxia.

"Els recents descobriments sobre cúmuls d'estrelles fan d'aquesta una àrea de recerca molt emocionant, especialment perquè tenim més dades de Gaia que esperem publicar en els propers anys".

 
This site is powered by the TWiki collaboration platform Powered by Perl