Masa gigantesca desmantela cúmulos estelares: ¿que es la bola de demolición de las Híades?

Los cúmulos estelares abiertos son el lugar de nacimiento de las estrellas. Surgen cuando las nubes de gas y polvo colapsan por su propia gravedad y al mismo tiempo forman muchas estrellas. la Hyaden, también conocidas como estrellas de lluvia, son los segundos cúmulos estelares abiertos más cercanos (después de la Grupo principal Ursa). Forma la distintiva cabeza en forma de V de la constelación de Tauro, cuya estrella más notable es Aldebarán.

Sin embargo, el propio Aldebarán no pertenece al cúmulo estelar real, ya que a 65 años luz está mucho más cerca de nosotros que las Híades a 150 años luz de distancia. Se mueve en la dirección opuesta a través del cielo y es aproximadamente 10 veces mayor que el cúmulo estelar de 600 a 700 millones de años. Esta es solo la edad en la que muchos cúmulos estelares abiertos comienzan a desintegrarse. Las estrellas se alejan unas de otras y siguen cada vez más su propio camino. El sol también se formó una vez en un cúmulo de estrellas de este tipo. Durante los próximos 4.500 millones de años, es probable que sus hermanos se hayan esparcido por toda la circunferencia de la Vía Láctea.

La desintegración de los cúmulos estelares abiertos tiene varias causas. Por un lado, los encuentros cercanos entre estrellas (especialmente si una de las estrellas es un socio en un sistema estelar binario) pueden hacer que las estrellas individuales se catapulten fuera del cúmulo estelar. Por otro lado, los cúmulos de estrellas están perdiendo masa continuamente debido a la explosión de sus miembros más masivos. Las estrellas de 10 o más masas solares solo viven unas pocas decenas de millones de años y luego explotan en supernovas, y la mayor parte de su masa es lanzada al espacio como una nube de gas en expansión a alta velocidad. El gas sale del cúmulo de estrellas y reduce su gravedad. La cohesión del cúmulo de estrellas disminuye y se expande.

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Las estrellas en el borde exterior se pierden debido a las fuerzas de marea de la Vía Láctea: las estrellas que se mueven alrededor de la Vía Láctea en la dirección opuesta de rotación en el cúmulo de estrellas se mueven más lentamente en comparación con la Vía Láctea a medida que su velocidad orbital y se desplazan hacia adentro; los que se mueven con el sentido de rotación son más rápidos y se desvían hacia afuera. Como el tiempo orbital es más corto en las órbitas internas que en las órbitas externas, las estrellas internas pasan rápidamente por el cúmulo de estrellas y las estrellas externas se quedan atrás. Esto crea dos “colas de marea” que rodean el cúmulo de estrellas en una curva en forma de S. El cúmulo de estrellas pierde muchas más extremidades a través del segundo proceso que a través de encuentros de estrellas.

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Estas colas de marea ya habían sido descubiertas en cúmulos globulares, son cúmulos esféricos densos de cientos de miles de estrellas que orbitan la Vía Láctea y otras galaxias en grandes órbitas y son de una naturaleza completamente diferente a la de los cúmulos estelares abiertos – alrededor de 13 mil millones de años, son tan viejos como la Vía Láctea misma y aparentemente surgieron con ella. La mayoría están lejos de la llanura de la Vía Láctea en el halo de la Vía Láctea pobre en estrellas, por lo que sus colas de marea son fáciles de localizar. Los cúmulos de estrellas abiertos tienen muchas menos extremidades (de unos cientos a miles como máximo) y están incrustados en el disco de la Vía Láctea, rico en estrellas, por lo que es mucho más difícil detectar colas de marea que se mezclan con el resto de las estrellas en el disco. .

Gracias al satélite de astrometría Gaia, cuyo tercer catálogo (DR3) se publicó el pasado mes de diciembre, un equipo liderado por Tereza Jerabkova de la ESA logró rastrear las colas de marea del cúmulo estelar Hyades en un área de unas 5000 luces. años en el cielo, y al hacerlo, tropezaron con el rastro de un evento cataclísmico: algo parece estar a punto de agitar las colas de la marea.

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Las Híades son un cúmulo de estrellas prominente en el cielo estrellado de invierno. Las extremidades más brillantes forman la cabeza de la constelación de Tauro. Los telescopios muestran que el cúmulo de estrellas interior contiene cientos de estrellas adicionales en un radio de 30 años luz. Estudios anteriores han demostrado que algunas de las estrellas escapan del cúmulo como dos colas que emergen del cúmulo en direcciones opuestas. El satélite astrométrico Gaia ahora ha permitido a los astrónomos sondear la verdadera extensión de estas colas en el cielo, como muestra el video.

(Quelle: ESA / Gaia / DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO; reconocimiento: S. Jordan / T. Sagrista.)

Gaia mide la posición y el movimiento de casi 2 mil millones de estrellas en la Vía Láctea. Cuando las estrellas se mueven juntas en paralelo a través de la Vía Láctea, esto es una clara indicación de un ancestro común y, por lo tanto, se puede ver si pertenecen a la cola de marea de un cúmulo de estrellas. En Gaia DR2, lanzado en 2018, los astrónomos pudieron detectar las colas de marea de cuatro cúmulos estelares abiertos, a saber, Blanco 1, Praesepe (Messier 44), Coma Berenices y las Hyades. La parte central del cúmulo de Hyades tiene un radio de media masa de 13,4 años luz (como sugiere el nombre, la mitad de su masa está dentro de este radio) con una masa cerrada de 275 masas solares. Las colas de marea encontradas hasta la fecha se encuentran en un radio de 29,3 años luz; si lo agrega, el cúmulo tiene una masa de 435 masas solares. Después de eso Virialsatz las estrellas de un cúmulo estelar de estas dimensiones y masas deberían moverse entre sí a una media de 0,36 km / s; de hecho, lo hacen a 0,8 ± 0,1 km / s. En realidad, esto daría como resultado una masa del cúmulo de estrellas que es aproximadamente cuatro veces mayor.

Una posible explicación para esta discrepancia era que la masa oculta posiblemente podría encontrarse en compañeras binarias no resueltas, lo que, sin embargo, requeriría un número extremadamente alto de estrellas binarias – normalmente cada segunda estrella visible como un solo objeto es de hecho doble, y la El compañero generalmente tiene menos masa que la estrella principal dominante en la luz, lo que podría representar un 50% más de masa en el mejor de los casos. Otra hipótesis asume que las velocidades de las estrellas aún no se encuentran en el equilibrio dinámico esperado según el teorema del virial y que aún existe un exceso de energía en el movimiento. Después de todo, el cúmulo de estrellas podría ser mucho más grande y masivo de lo que se pensaba anteriormente. Las simulaciones dinámicas del cúmulo de estrellas llevadas a cabo en trabajos anteriores habían demostrado que las colas de marea podrían extenderse hasta 2.600 años luz y contener 1.230 masas solares. Entonces, la parte central del cúmulo de estrellas habría perdido 1,4 masas solares por millón de años.

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