Caracterizando los cúmulos globulares de nuestra Galaxia

Cúmulo globular M15. Crédito: HST.

Los cúmulos globulares son magníficas aglomeraciones de cientos de miles de estrellas con forma esférica que habitan el halo de las galaxias masivas. Generalmente son estructuras formadas por estrellas viejas y poco metálicas que se consideran de los primeros sistemas estelares formados. Sin embargo, aunque a priori puedan parecer sistemas simples, en los últimos años el interés en ellos está creciendo exponencialmente.

Si observamos estos objetos en varios filtros (colores) y representamos la magnitud absoluta (conociendo su distancia) de sus estrellas frente a la diferencia en magnitud entre dos de estos filtros, obtendremos un diagrama Color-Magnitud (equivalente observacional a los famosos diagramas HR). La posición de las estrellas en este diagrama no será arbitraria, sino que vendrá dada por su masa, su edad y su metalicidad. Comparando estos diagramas observacionales con diagramas teóricos, los astrofísicos son capaces de determinar la edad y la metalicidad de estos bonitos cúmulos.

Diagrama Color-Magnitud de M13.
VandenBerg et al. 2013

Si representamos para un buen número de cúmulos globulares de nuestra Galaxia su edad frente a su metalicidad (ver figura inferior) esperaríamos una tendencia común siguiendo modelos de evolución química galáctica. En general, sería "lógico" pensar que los cúmulos más viejos se habrán formado a partir de material primigenio (poco metálico), mientras que los cúmulos más jóvenes lo habrán hecho de material ya enriquecido por la muerte de generaciones anteriores de estrellas. De esta manera, deberíamos encontrar una correlación negativa entre la edad y la metalicidad de los cúmulos globulares. Dicho comportamiento se reproduce parcialmente. Sin embargo podemos distinguir claramente variantes dentro de este comportamiento (A y B), sugiriendo la posibilidad de dos orígenes distintos o al menos la existencia de dos familias diferenciadas de cúmulos globulares en la Vía Láctea. Si esta fuese toda la información de la que dispusiéramos, poco más podríamos añadir. Afortunadamente contamos con más información, como la posición dentro de nuestra Galaxia de estos cúmulos o su movimiento dentro de la misma. 

Relación edad(age)-metalicidad([Fe/H]) para cúmulos
globulares en nuestra Galaxia. VandenBerg et al. 2013

Los cúmulos que presentan el comportamiento A (llamémoslos cúmulos A) además de ser más viejos y tener una metalicidad menor en promedio, se encuentran en cualquier posición del halo y con un movimiento similar al resto de estrellas de esta componente de la galaxia. Por el contrario, los cúmulos B (algo más jóvenes y metálicos) se encuentran fundamentalmente próximos al centro de la Vía Láctea y con un movimiento similar a como se mueven las estrellas del disco. Esto nos lleva a pensar que los cúmulos A (entre los que destacan M2, M5 o M13) se formaron en galaxias enanas que han sido engullidas por nuestra Galaxia o incluso son los restos que aún sobreviven de éstas. Sin embargo, los cúmulos B (M12, 47Tuc, etc.) muy probablemente se formaron ya como parte de nuestra Galaxia, en parte debido a la formación estelar violenta producida por la fusión de galaxias enanas en las primeras etapas de la formación de la Vía Láctea.

Espero que la próxima vez que observéis a través de vuestro telescopio estos bonitos objetos seáis capaces de apreciar, más si cabe, el espectáculo que estáis contemplando.

Para más información:

1- "The Ages of 55 Globular Clusters as Determined Using an Improved Delta_V(HB-TO) Method along with Color-Magnitude Diagram Constraints, and Their Implications for Broader Issues", 2013, VandenBerg, Don A. et al. ApJ, 775, 2, 134.