¿Qué es un cúmulo globular? / Astronomy Essentials

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Los cúmulos globulares son conjuntos simétricos de estrellas, que orbitan principalmente en los halos de estrellas extendidos que rodean la mayoría de las galaxias espirales. Los cúmulos globulares contienen algunas de las estrellas más antiguas de una galaxia y se cree que se formaron al principio de su historia. ¿Podría ser que, cuando se formó por primera vez, una galaxia espiral como nuestra Vía Láctea fue una vez una nube amorfa de gas y polvo? ¿Podrían sus primeras estrellas haberse agrupado en cúmulos globulares? ¿Podrían haber permanecido estos cúmulos en el halo alrededor del centro de una galaxia, mientras el resto de la galaxia que gira se aplanaba y formaba brazos espirales? Ese escenario explicaría por qué los cúmulos globulares orbitan en el halo de una galaxia y contienen sus estrellas más antiguas.

Pero el hecho es que nadie sabe con precisión cómo se formaron los cúmulos globulares, y qué papel, si es que alguno, jugaron en el desarrollo de las galaxias. Sabemos que los cúmulos globulares son el tipo de cúmulo estelar más antiguo, más grande y más masivo, y que contienen las estrellas más antiguas. Su edad se puede demostrar por su falta casi total de lo que los astrónomos llaman metales, es decir, elementos más pesados que el hidrógeno y el helio presentes en el universo temprano antes de que nacieran las primeras estrellas y galaxias. Los elementos más pesados se forjaron en interiores de estrellas.

los cúmulos Globulares son grandes. Pueden alcanzar los 300 años luz de diámetro y contener 10 millones de estrellas. A diferencia de los cúmulos estelares abiertos, que contienen estrellas hermanas, dispersas a través del disco de nuestra galaxia y presumiblemente de otras galaxias, los cúmulos globulares son grandes, simétricos y antiguos, como los ciudadanos más antiguos y serios de una ciudad terrenal.

Aquí hay algunas formas en que los cúmulos de estrellas globulares y los cúmulos de estrellas abiertas son diferentes:

Los cúmulos de estrellas globulares tienen una forma muy simétrica y son más densos hacia sus centros. Los cúmulos estelares abiertos tienen una forma más irregular.

Los cúmulos globulares orbitan en el halo de nuestra galaxia, centrados en el centro de la galaxia y expandiéndose por encima y por debajo del disco galáctico. Los cúmulos estelares abiertos tienden a orbitar dentro del disco.

Los cúmulos globulares de estrellas contienen cientos de miles de estrellas, y algunos, como Omega Centauri, que se muestra arriba, contienen millones de estrellas. Los cúmulos estelares abiertos tienden a contener solo cientos de estrellas.

Nuestra propia Vía Láctea tiene alrededor de 150 cúmulos globulares, con quizás más pendientes de descubrimiento, ocultos por el polvo galáctico. Nuestra galaxia espiral vecina en la dirección de la constelación de Andrómeda – M31 o la galaxia de Andrómeda – parece tener alrededor de 300 cúmulos globulares. Algunas galaxias elípticas con forma de balón de fútbol también tienen cúmulos globulares, como M87 en la dirección de la constelación Virgo, hogar del agujero negro supermasivo que fue fotografiado por el Telescopio de Horizonte de Eventos en 2019. Se estima que esta galaxia elíptica gigante, M87, posee alrededor de 15.000 cúmulos globulares, de los cuales más de 1.000 han sido observados directamente telescópicamente hasta ahora.

Los cúmulos globulares orbitan galaxias en órbitas muy excéntricas y muy inclinadas al plano galáctico. Orbitando en las «afueras» de una galaxia, tardan unos cientos de millones de años en completar una sola órbita. En un telescopio, un cúmulo globular parece una bola borrosa, con estrellas individuales en la periferia que se fusionan en una bola sólida de luz hacia el centro. Sin embargo, esto se debe simplemente a que las estrellas están tan juntas que no se pueden resolver de forma individual telescópica. En el centro de un cúmulo globular, las estrellas pueden alcanzar una densidad de entre 100 y 1.000 estrellas por parsec cúbico. Eso contrasta con la densidad de estrellas cerca de nuestro sol, estimada en alrededor de 0,14 estrellas por parsec cúbico. Si estuvieras de pie en un planeta orbitando una estrella en un cúmulo globular, ¡tu cielo nocturno estaría extremadamente lleno de estrellas cercanas!

Las estrellas en cúmulos globulares son los habitantes más antiguos de la galaxia, comprendiendo una población de lo que los astrónomos llaman estrellas de Población II. Aquellos cuya edad se ha medido tienen entre 11 y 13 mil millones de años, lo que los hace casi tan antiguos como la galaxia misma. No es sorprendente que muchas de estas estrellas antiguas se hayan convertido en enormes estrellas gigantes rojas hinchadas, como lo hará nuestro sol en unos pocos miles de millones de años. Las estrellas son extremadamente pobres en metales, es decir, en el lenguaje peculiar de la astronomía, tienen pequeñas cantidades de materiales más pesados que el helio en comparación con el medio interestelar circundante (los astrónomos se refieren a todos los elementos más pesados que el helio como «metales»). Debido a que los elementos más pesados se crean dentro de las estrellas, y luego se extienden por todo el medio interestelar a través de explosiones de supernova, esta escasez de metales es exactamente lo que normalmente se esperaría de tales estrellas viejas. En otros mundos, las estrellas de Población II consisten casi exclusivamente en hidrógeno y helio, los materiales que estaban presentes en el universo temprano.

Sin embargo, hay un misterio: los cúmulos globulares también tienen «anomalías de abundancia» de metales más pesados, lo que significa que hay elementos presentes que se encuentran en otros lugares, en estrellas que se formaron más recientemente. En particular, parece haber excesos de sodio, carbono, oxígeno y aluminio, con metales más pesados como estroncio, itrio, bario y europio también presentes en algunos grupos. Estas anomalías no se han explicado satisfactoriamente, aunque se han presentado varias explicaciones, como la presencia temprana de estrellas supermasivas .

El cúmulo globular más famoso en el hemisferio norte es M13 en la constelación de Hércules, a veces conocido como el Gran Cúmulo Globular, que fue descubierto por Edmond Halley en 1714. Charles Messier más tarde lo añadió a su famoso catálogo en 1764. En los telescopios de aficionados, es una pequeña mancha de luz borrosa, a unos 22.000 años luz de la Tierra. En el centro de este cúmulo, las estrellas orbitan tan cerca que ocasionalmente chocan, sus muertes conducen a la creación de nuevas estrellas conocidas como «rezagadas azules».»Esta población estelar es el único tipo de estrellas más nuevas en cúmulos globulares.

Otros cúmulos globulares notables son M22 en Sagitario, uno de los más brillantes del cielo, M5 en Serpens y M12 en Ophiuchus. Muchos de los cúmulos globulares más grandes y brillantes del cielo nocturno se ven mejor en las noches de primavera y, a menudo, aparecen en los llamados «Maratones Messier».»

Los cúmulos globulares son una vista maravillosa incluso en los telescopios más pequeños, aunque se necesita un instrumento grande para resolver estrellas individuales hacia sus centros.

Cuando las miras, ¡estás viendo poblaciones de estrellas nacidas en la infancia de nuestra galaxia!

Conclusión: Los cúmulos globulares son colecciones esféricas de estrellas, orbitando principalmente en el halo estelar de galaxias espirales. Nuestra Vía Láctea tiene alrededor de 150 globulares, que contienen algunas de las estrellas más antiguas de nuestra galaxia.