El cúmulo estelar VVV CL001 tiene 13.400 millones de años y podría ser el más antiguo de la Vía Láctea

Un equipo liderado por J. Olivares Carvajal, del Observatorio Astronómico Capodimonte del INAF, ha determinado que el cúmulo globular VVV CL001 tiene aproximadamente 13.400 millones de años, lo que lo convierte en uno de los cúmulos estelares más antiguos conocidos de la Vía Láctea. El estudio, publicado en el servidor de preprints arXiv el 20 de octubre y aceptado para su publicación en Astronomy & Astrophysics, establece además que el cúmulo se encuentra a unos 7,34 kilopársecs de la Tierra, equivalentes a cerca de 24.000 años luz, dentro del bulbo galáctico.

VVV CL001: descubierto en 2010, confirmado como cúmulo en 2019

VVV CL001 fue detectado por primera vez en 2010 por el programa VISTA Variables in the Vía Láctea Survey (VVV), que lo describió como un grupo estelar de baja masa y baja luminosidad en la región interna del bulbo. No fue confirmado como cúmulo globular hasta 2019.

Su posición, próxima al centro de la galaxia, complicó desde el principio su estudio. El cúmulo se mueve hacia nosotros a una velocidad muy diferente a la de las otras estrellas de esa zona, lo que llevó a los investigadores a plantearse si realmente pertenecía a esa región o si había llegado desde otro lugar. Para responder a esa pregunta era necesario determinar con precisión su distancia, dato que distintos estudios previos habían estimado de forma divergente.

El principal obstáculo era la presencia de densas nubes de polvo interestelar que atenúan la luz de las estrellas en esa zona congestionada del cielo. Además, el cúmulo es pequeño y tenue, las imágenes anteriores no tenían suficiente profundidad para captar un número representativo de sus estrellas, y no se habían encontrado en él estrellas de tipo RR Lyrae, que son las que los astrónomos utilizan habitualmente como regla de medida de distancias.

155 estrellas identificadas con aprendizaje automático e infrarrojo cercano

Para superar esas limitaciones, el equipo combinó observaciones de infrarrojo cercano, profundas y de alta calidad, tomadas con la cámara FourStar del telescopio Magellan Baade de 6,5 metros, con imágenes del Telescopio Espacial Hubble, menos afectadas por el polvo. Mediante el seguimiento preciso del movimiento de las estrellas a través del cielo y la aplicación de un algoritmo de aprendizaje automático, seleccionaron las estrellas que pertenecen efectivamente al cúmulo.

El resultado fue un catálogo de unas 155 estrellas miembro, entre las que se identificaron por primera vez en este cúmulo estrellas en la rama horizontal (HB) y en el punto de abandono de la secuencia principal (TO). Ningún estudio previo había detectado estas dos etapas evolutivas en VVV CL001.

El punto de abandono de la secuencia principal es el momento en que una estrella deja de quemar hidrógeno de forma estable en su núcleo. A partir de ahí, se expande hasta convertirse en una gigante roja y pasa a una fase más tranquila en la que quema helio en su núcleo, etapa a la que corresponde la rama horizontal en el diagrama color-magnitud. Dado que ese punto de abandono depende directamente de la edad de la estrella, es el indicador más fiable para datar el cúmulo. Las estrellas de la rama horizontal, por su parte, tienen un brillo estable y sirven como referencia para medir distancias.

Comparando las estrellas del cúmulo con modelos teóricos de evolución estelar, el equipo calculó una distancia de 7,34 kilopársecs.

«Nuestro resultado presenta también el menor error de distancia publicado hasta la fecha en la bibliografía», escriben los investigadores en el artículo.

Una edad de 13.400 millones de años y sus consecuencias para la edad de la galaxia

La datación del cúmulo se realizó con dos métodos independientes, ambos a partir de imágenes del Hubble. El primero se basó en comparar las estrellas con modelos de evolución estelar teórica; el segundo utilizó directamente las estrellas del punto de abandono de la secuencia principal. Los dos métodos arrojaron el mismo resultado.

«Ambos métodos estiman la edad del cúmulo en 13,4 ± 0,4 Gyr, lo que sugiere que VVV CL001 podría ser el cúmulo globular más antiguo del bulbo y quizás de la galaxia», explica el equipo en el preprint recogido por Phys.org.

La edad del universo establece un límite superior de aproximadamente 13.800 millones de años, por lo que cualquier estimación de la edad del cúmulo debe quedar por debajo de ese valor dentro de su margen de incertidumbre. El equipo señala que, si VVV CL001 se formó en su ubicación actual y tiene realmente esa antigüedad, podría ser necesario revisar la edad estimada de la propia Vía Láctea y, en última instancia, del universo.

Como siguiente paso, los investigadores tienen previsto realizar observaciones espectroscópicas de alta resolución del cúmulo para confirmar los resultados a partir de su composición química. El equipo indica además que recibirá nuevas observaciones ópticas con las que espera mejorar la medida de distancia.

Redacción VostokSpace

Fuente: phys.org