Cúmulos globulares, estrellas y segregación de masa: Una foto de familia del Hubble

David Barrado y Navascués

“Los altos detrás, los altos detrás”, grita el fotógrafo mientras el grupo se organiza para la foto de familia. Empujados por una fuerza invisible pero perenne, aquéllos se sitúan en las últimas filas. Algo muy similar es lo que  ha ocurrido con una imagen del telescopio espacial Hubble y el cúmulo globular 47 Tucanae

En este caso la fuerza se llama gravedad, los individuos son las estrellas  y el fenómeno se denomina “segregación de masas”. Cuando se tiene un conjunto numeroso de estrellas que están ligadas gravitacionalmente y que se están moviendo respecto a su centro de gravedad común, ocurre un hecho muy curioso: las interacciones dinámicas entro los distintos componentes producen una redistribución de los momentos angulares y de las posiciones relativas. Esto es, los objetos más masivos se trasladan a al zona más central, mientras los de menor masa pasan a orbitar en regiones más externas, con velocidades superiores. Algo similar ocurre en la sedimentación de arena de diferentes tamaños o densidades cuando se diluye en un líquido, como por ejemplo el agua. Después de reposar, la mas densa o pesada se sitúa en el fondo, en un proceso de estratificación.

Imagenes tomadas con un telescopio terrestre con resolución espacial normal (izquierda), y la nueva imágen de alta resolución tomada con el HST (crédito NASA/ESA).

De hecho, la segregación de masas en las asociaciones estelares es una generalización del famoso “problema de los tres cuerpos”, según el cual cuando tres objetos se encuentra sujetos a interacciones gravitatorias, las órbitas son inestables y uno de ellos, generalmente el menos masivo, termina siendo expulsado.

Así, el cúmulo globular de 47 Tucanae, que está formado por centenares de miles de estrellas, siendo uno de los más ricos dentro de la Galaxia y un perfecto ejemplo del problema de los n-cuerpos, presenta una clara segregación de masas, con densidades estelares (el número de estrellas por año luz cúbico) muy bajas en la parte más externa, y una extraordinaria concentración de estrellas en la parte central.  De hecho, según afirma  la nota de prensa de NASA/ESA,  tal es la concentración de estrellas que si la Tierra estuviera en el centro del cúmulo, habría más de 10,000 estrellas en un radio de 4.3 años-luz, la distancia que separa al Sol de la estrella más cercana, Proxima Centauro. Por supuesto, con esta densidad de estrellas, dada la edad de 47 Tucanae (el doble que el Sol aproximadamente), gran parte de ellas serán gigantes rojas de muy alta luminosidad. El espectáculo será maravillo, pero apenar permitirá vislumbrar qué existe más allá de la asociación. Los hipotéticos habitantes de un planeta en el centro no conocerían nada sobre la Galaxia, tendrían una visión limitada sobre la evolución estelar y su Cosmología sería un campo especulativo, al carecer de datos observacionales. En ocasiones, la mediocridad, en este caso del Sol y de su vecindad, nos protege y  nos proporciona acceso a un universo mucho más amplio. Una curiosa paradoja…

ENLACES:

NASA, nota de presa
ESA, nota de prensa
Problema de los tres cuerpos
La Mecánica Celeste y el problema de los n-cuerpos
Base de datos de SIMBAD, 47 Tucanae