21 Jun Hubble y Webb revelan la verdadera naturaleza de Terzan 5
Nuevas investigaciones demuestran que Terzan 5 contiene cuatro generaciones distintas de estrellas, revelando su naturaleza como prototipo de un «fragmento fósil del bulbo galáctico».
Los investigadores han confirmado una nueva clase de objetos dentro de nuestra galaxia, la Vía Láctea: supervivientes denominados «fragmentos fósiles del bulbo». Terzan 5 es el prototipo de estos restos de la formación temprana de nuestra galaxia.
Hace miles de millones de años, cúmulos primordiales similares se dispersaron y fusionaron para formar el bulbo galáctico de la Vía Láctea, pero Terzan 5 permaneció intacto hasta la actualidad.
Un nuevo estudio que combina observaciones recientes del Telescopio Espacial James Webb y datos obtenidos durante 12 años por el Telescopio Espacial Hubble ha demostrado definitivamente que Terzan 5 no es un auténtico cúmulo globular.
En efecto, Terzan 5 experimentó hasta cuatro episodios distintos de formación estelar, confirmando que en realidad es algo mucho más extraño y poco común.
Terzan 5: Un falso cúmulo globular
Los investigadores que utilizan los telescopios espaciales James Webb y Hubble, han demostrado que Terzan 5 no es un cúmulo estelar globular, como se había clasificado anteriormente, aportando nuevos conocimientos sobre cómo se forman y evolucionan galaxias como la nuestra a lo largo del tiempo.
Un cúmulo globular típico contiene normalmente una única población antigua de estrellas. Los nuevos datos no solo confirman la existencia de dos poblaciones estelares diferenciadas en Terzan 5, sino que también aportan pruebas de otros dos episodios posteriores de formación estelar.
Aunque se encuentra dentro del bulbo de la Vía Láctea, la región central esférica de nuestra galaxia formada principalmente por estrellas antiguas, Terzan 5 tenía suficiente masa para conservar su identidad separada.
Otros sistemas menos masivos, sin embargo, se dispersaban y mezclaban para formar el bulbo hace miles de millones de años. Es como un grumo dentro de una masa de bizcocho perfectamente mezclada.
«Las nuevas observaciones en el infrarrojo cercano del Webb, combinadas con las observaciones de archivo del Hubble, nos han proporcionado una imagen mucho más clara de la historia de Terzan 5», explica Giorgia Zullo, directora de la investigación y estudiante de doctorado en la Universidad de Bolonia (Italia).
Cuatro poblaciones estelares
Descubierto en 1968 por el astrónomo Azop Terzan, Terzan 5 se parece en muchos aspectos a un cúmulo globular. Sin embargo, en 2009 se descubrió que este sistema albergaba dos poblaciones estelares claramente diferenciadas.
En 2016, el Hubble proporcionó la primera estimación de sus edades, demostrando que una de ellas se formó hace aproximadamente 12.000 millones de años (cuando la propia Vía Láctea estaba en proceso de formación) y la otra hace unos 5.000 millones de años, poco antes de que comenzara la formación de la Tierra.
Esto indicaba una historia mucho más compleja que la de un cúmulo globular típico.
El estudio de Terzan 5 resulta complicado debido a su ubicación en una región de la galaxia densamente poblada de estrellas y fuertemente oscurecida por polvo interestelar. Aquí es donde el Webb ha sido fundamental.
Su capacidad de observación en infrarrojos permitió al equipo atravesar el polvo y catalogar muchas más estrellas, incluyendo estrellas más débiles que las detectadas en estudios anteriores.
Midiendo los colores y brillos de las estrellas, los astrónomos pueden clasificarlas en poblaciones con diferentes edades y composiciones químicas.
El Webb pudo medir estas propiedades fundamentales de todas las estrellas dentro de su campo de visión, tanto las pertenecientes a Terzan 5 como las estrellas de primer plano no relacionadas. Para aislar las estrellas de Terzan 5, el equipo recurrió a la potencia y longevidad del Hubble.
La separación de 12 años entre las observaciones del Hubble permitió medir pequeños desplazamientos de estrellas individuales, conocidos como movimientos propios, para determinar cuáles pertenecían realmente a Terzan 5 y cuáles formaban parte del bulbo galáctico de la Vía Láctea.
Dos poblaciones estelares más
Al combinar los datos del Webb y el Hubble, los investigadores encontraron pruebas sólidas de dos poblaciones estelares adicionales: Una formada hace 3.800 millones de años y la otra hace tan solo 2.500 millones de años.
También pudieron determinar con una precisión sin precedentes las edades de las dos poblaciones ya conocidas, estableciendo que se formaron hace: 12.500 y 4.700 millones de años.
Con solo las dos generaciones estelares conocidas anteriormente, los astrónomos no podían descartar que Terzan 5 hubiera interactuado con otro objeto, como un cúmulo globular o una nube molecular gigante, incorporando nuevo gas y polvo que desencadenara una segunda etapa de formación estelar.
Sin embargo, la existencia de cuatro generaciones estelares descarta ya esas explicaciones.
Potentes explosiones de supernova
Las mediciones de la composición química de las poblaciones estelares de Terzan 5, realizadas con el Observatorio W. M. Keck y el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral, también apuntan hacia poblaciones claramente diferenciadas.
«Junto con las edades de estas poblaciones, el cúmulo conserva un registro fósil del enriquecimiento progresivo en elementos pesados producido por las supernovas», afirma el coautor R. Michael Rich, astrónomo investigador de la Universidad de California en Los Ángeles.
Terzan 5 pudo formar múltiples generaciones de estrellas porque tenía la capacidad de conservar las materias primas necesarias. Existen evidencias de potentes explosiones de supernova en Terzan 5 que generaron elementos pesados, posteriormente incorporados por generaciones estelares posteriores.
Sin embargo, en sistemas menos masivos, la propia energía de estas explosiones habría expulsado esos elementos, además de eliminar el gas y polvo restante.
El progenitor de Terzan 5 tenía suficiente masa para retener el material expulsado por sus estrellas, permitiendo la formación de nuevas generaciones durante miles de millones de años.
Fragmento fósil del bulbo
Los resultados muestran que Terzan 5 es probablemente el remanente de un sistema estelar mucho más masivo que se formó inicialmente hace 12.500 millones de años.
Terzan 5 es extraordinario porque sobrevivió y nunca se fusionó completamente ni se mezcló con el bulbo de la Vía Láctea.
«Por alguna razón, este peculiar grumo de estrellas se formó separado del bulbo y no fue destruido mientras el propio bulbo se estaba formando», explica Francesco R. Ferraro, profesor de la Universidad de Bolonia e investigador principal de las observaciones del Webb. Terzan 5 es lo que ahora denominamos un fragmento fósil del bulbo, porque se parece a los cúmulos primordiales que contribuyeron a la formación del bulbo».
Hasta la fecha, solo existe otro objeto cósmico conocido similar a Terzan 5: Liller 1, que también fue reclasificado de cúmulo globular a fragmento fósil del bulbo. Este objeto también contiene múltiples generaciones de estrellas.
Podrían existir más objetos similares. El equipo de Ferraro estudiará entre 40 y 50 cúmulos globulares adicionales que orbitan dentro del bulbo galáctico para determinar si sus poblaciones estelares son homogéneas, como ocurre en los cúmulos globulares, o si contienen varias generaciones, como los fragmentos fósiles del bulbo.
Posibles claves sobre la formación de galaxias cercanas y lejanas
En última instancia, esta investigación podría mejorar nuestra comprensión sobre cómo se forman los bulbos centrales de las galaxias durante cientos de millones de años.
«Basándonos en observaciones y simulaciones detalladas, creemos que las galaxias del Universo temprano tenían enormes discos de gas que se fragmentaron en cúmulos y formaron estrellas. Estos cúmulos migraron hacia el centro de las galaxias y muchos se fusionaron para formar sus bulbos», explica Barbara Lanzoni, coautora del estudio y profesora asociada de la Universidad de Bolonia.
Por ejemplo, el Webb ha descubierto varios ejemplos de galaxias con una estructura «grumosa» que estaban formando estrellas activamente cuando el Universo tenía solo unos pocos cientos de millones de años, como los cúmulos observados en la galaxia Firefly Sparkle (destello de luciérnaga).
«Terzan 5 podría proporcionar una evidencia directa que ayude a explicar cómo se formaron los bulbos en las galaxias de todo el Universo», concluye Lanzoni.
Fuente: Webb and Hubble reveal history of relic of the Milky Way galaxy’s formation
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