Por Dante Minniti, investigador asociado del MAS. Investigador de la Universidad Andrés Bello y del Observatorio Vaticano
Los cúmulos globulares son los objetos más antiguos del Universo, y están formados por cientos de miles de estrellas viejas. Ellos fueron testigos de la formación de la Vía Láctea, nuestra galaxia y los cúmulos globulares que vemos hoy son los meros sobrevivientes de aquella época. Se estima que la gran mayoría de ellos han sido destruidos por procesos dinámicos al interior de la galaxia. Los procesos destructivos más importantes son la fuerza de arrastre (fricción dinámica) y las fuerzas de marea (fuerzas tidales). En este sentido, los cúmulos globulares que observamos ahora son unos verdaderos elefantes galácticos.
Cuando un cúmulo globular es destruido, sus estrellas no mueren, sino que pasan a formar parte de las estrellas de campo de nuestra galaxia. El cúmulo se disuelve, pero sus restos pueden ser identificados en principio, ya que esas estrellas evaporadas y el remanente central de los cúmulos siguen moviéndose en las mismas órbitas. ¿Dónde podremos encontrar los restos de los cúmulos que son destruidos? En otras palabras, ¿dónde estará el cementerio de elefantes galácticos? Los procesos dinámicos destructivos tienen su mayor influencia en la región central de nuestra galaxia, donde es mas profundo el pozo de potencial gravitatorio y por lo tanto las fuerzas tidales y de arrastre son enormes. Es obvio que ese cementerio de elefantes debe estar en la región central de la galaxia, porque es ahí hacia donde son arrastrados y destruidos los cúmulos.
Sin embargo, encontrar y estudiar cúmulos globulares es muy problemático en la región mas central de la galaxia debido a la gran densidad de estrellas y a las nubes de polvo y gas que nos oscurecen la visión. La mejor (y tal vez la única) manera de encontrar cúmulos en esa región es usando observaciones en infrarrojo, porque en esa longitud de onda las nubes interestelares son más transparentes.
Hacia esa zona tan complicada es donde apuntamos el telescopio VISTA para buscar nuevos cúmulos globulares o sus esqueletos. VISTA es un telescopio de 4 m de diámetro situado en el observatorio ESO Paranal, que está optimizado para las observaciones de gran campo en el infrarrojo. Con este telescopio, desde el año 2010, hemos mapeado continuamente las regiones centrales de nuestra galaxia en el proyecto denominado Vista Variables en la Vía Láctea (VVV) que tiene asignadas más de 400 noches de observación. Entre otras cosas, el survey VVV nos permite estudiar los cúmulos globulares en la región central de la galaxia (ver Figura 1).
Entre los numerosos descubrimientos realizados por nuestro Survey VVV se encuentran docenas de cúmulos globulares, con los que incrementamos significativamente la población de cúmulos conocidos en nuestra galaxia. El año 2010 habían 167 cúmulos catalogados y en la actualidad pasamos a unos 215 cúmulos, con la mayoría de los nuevos descubrimientos siendo del VVV gracias a las arduas búsquedas de los científicos del MAS (incluyendo Jura Borissova, Rudy Kurtev, Tali Palma, Rodrigo Contreras Ramos, Javier Alonso García, Manuela Zoccali, Márcio Catelan, Sebastian Ramírez-Alegría, Wolfgang Gieren, Felipe Gran, Camila Navarrete, Juan Carlos Beamín, Joyce Pullen y Dante Minniti).
En total unos 50 cúmulos globulares fueron descubiertos recientemente, con una docena de ellos en el halo –la región externa que envuelve al disco galáctico– y el resto en la región central del bulbo galáctico. La gran mayoría de estos los descubrimos con el VVV Survey entre los años 2010 y 2018; VVV-CL001, 002, 003, 005, 110, 128, 131, 143, 150, Camargo 1102 y Minniti 01 al 22. Es decir, en unos pocos años incrementamos en un 20% la población de cúmulos globulares galácticos conocidos y afortunadamente este trabajo no ha concluido, porque en nuestras listas tenemos otros 60 candidatos mas para ser confirmados (ver Figura 2).
Dado que las imágenes infrarrojas del telescopio VISTA son muy profundas y nos permiten ver todas las estrellas a lo largo de la visual, incluyendo las que están delante y detrás del centro galáctico, estas regiones se tornan confusas para la búsqueda de nuevos cúmulos. Esta búsqueda se realiza usando dos técnicas complementarias:
1. buscando sobre-densidades de estrellas gigantes rojas (estrellas de red clump) que pertenecen a cúmulos ricos en metales. Nuestro primer cúmulo globular descubierto con esta técnica es VVV-GC001, situado en una zona muy enrojecida del bulbo galáctico (Imagen Principal).
2. viendo agrupaciones de estrellas variables de tipo RRLyrae, que son características de cúmulos poco metálicos. El primer cúmulo globular que descubrimos con esta técnica es VVV-GC005, localizado en una región muy densa en el medio del plano galáctico.
La gran mayoría de los cúmulos globulares nuevos son de baja luminosidad y de pequeño tamaño en comparación con los cúmulos conocidos, por eso los llamamos Minni-cúmulos. Es razonable pensar que estos nuevos cúmulos podrían ser los restos de cúmulos más grandes que han sido destruidos por nuestra galaxia. Su naturaleza debe ser explorada con observaciones más profundas (midiendo velocidades, movimientos propios, composiciones químicas y fotometría) con telescopios en Chile y en el espacio.
Esos cúmulos nuevos representan un avance revolucionario en el área, ya que son importantes para diversos estudios futuros, como por ejemplo la edad del Universo, la evolución de nuestra galaxia, la composición química de las primeras poblaciones estelares, la dinámica de sistemas estelares, la escala de distancias, el medio interestelar, la evolución de las estrellas, la estructura galáctica, etc.
Un ejemplo particular es el estudio de la formación del centro de la galaxia, incluyendo su agujero negro gigante de 4 millones de masas del Sol, para el cual algunas teorías proponen que se ha formado al principio de los tiempos por la fusión de antiguos cúmulos globulares.
[/fusion_text][fusion_text]Imagen Principal: Imagen infrarroja del primer cúmulo globular descubierto por el VVV survey VVV-CL001 (a la izquierda), al lado del cúmulo globular conocido UKS1 (a la derecha).
(Crédito imagen: ESO/VVV survey/D. Minniti).
