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Nuevo Descubrimiento de APOGEE-2:

Estrellas gigantes rojas en el halo estelar de la Vía Láctea desafían los Modelos de Evolución Química


- Un estudio del consorcio Sloan Digital Sky Survey IV liderado por un investigador del Instituto de Astronomía y Ciencias Planetarias de la Universidad de Atacama informa acerca de un hallazgo inesperado: una nueva sub-componente del halo estelar de la Vía Láctea formada por estrellas gigantes rojas con una composición química muy inusual según los modelos de nucleos&iactutentesis (procesos de fusión nuclear en el interior de las estrellas donde se originan nuevos elementos químicos).

- Por medio de un laborioso proceso, astrónomos han colectado información sobre la composición química de ciento de miles de estrellas gigantes rojas en nuestra Galaxia, y han descubierto que un subconjunto de ellas poseen un excesivo contenido en Silicio, algo inesperado teniendo en cuenta sus niveles normales de otros elementos como nitrógeno, magnesio y hierro.

Un grupo internacional de investigadores, entre los que se lista un astrónomo de la Universidad de Atacama, ha realizado un estudio sin precedentes en nuestra Galaxia (La Vía Láctea). El equipo fue liderado por el Dr. José G. Fernández Trincado, un investigador y profesor asistente del Instituto de Astronomía y Ciencias Planetarias (INCT) de esta casa de estudios, y contó con colaboradores en varios países, incluyendo EE.UU., Francia, Brazil, Chile y México. Los detalles del descubrimiento, el que ha liderado un investigador del INCT, se publicaron recientemente en la revista especializada The Astrophysical Journal Letters. El trabajo utiliza datos de múltiples sondeos astronómicos.
Las estrellas en cuestión poseen un excesivo contenido en Silicio en relación con lo que se esperaría debido a su bajo contenido en hierro. El Silicio es un elemento químico situado en el grupo 14 de la tabla periódica de los elementos, y es el segundo elemento más abundante de la corteza terrestre después del oxígeno, y es además un elemento químico que se extrae del cuarzo y otros minerales, y es el mismo elemento que se usa en la industria para la fabricación de vidrio (el silicato de silicio), etc., pero esta vez los astrónomos han identificado la existencia de 11 estrellas gigantes rojas en nuestra propia Galaxia con un muy elevado contenido de este elemento en sus atmósferas estelares, la cual es inusual según los modelos de nucleosíntesis.
“Sería posible formar una estrella con bajo contenido en hierro con gran abundancia de Silicio”, sugiere Dr. Fernández Trincado, “en caso de que hubiese sobrado algo de gas primordial enriquecido por Hipernovas tipo SNe II (estrellas muy masivas con masas superiores a las 140 masas solares se colapsan al final de sus vidas) en algún lugar aislado, sin participar en la evolución química general de la galaxia”. La muerte explosiva de estrellas gigantes, con masas mayores a 140 veces superiores a la del Sol, habría agregado elementos químicos más pesados al gas primordial, especialmente los llamados elementos alfa: silicio, entre otros, creados a partir de la fusión de núcleos de helio en el interior de esas estrellas. Ese gas habría quedado allí durante miles de millones de años, sin interactuar con el gas del resto de la galaxia, y recién después habría formado las estrellas en cuestion. “Pero es difícil entender por qué eso habría sucedido más bien hacia el halo estelar de la galaxia y no en todas partes (disco ó centro Galáctico—el llamado bulbo de la Vía Láctea)”, dice Fernández.
Los datos del APOGEE-2 y los recientemente publicados por el consorcio del Satélite Gaia también sugieren que las 11 estrellas compuestas posiblemente por material antiguo habrían nacido en algún lugar del halo estelar de la Vía Láctea a alrededor de 30 mil años luz del Sistema Solar. “En una región donde se cree que las estrellas del halo describen órbitas errantes que las estrellas del disco”, explica Fernández.
Otra posibilidad indica que esas estrellas podrían haberse formado a partir de un gas previamente contaminado por una combinación específica de estrellas en cúmulos globulares (agrupaciones estelares muy antiguas de la Vía Láctea) con una historia de formación distinta y después haberse desligado de él. Pero APOGEE-2 ha encontrado que tales estrellas son también excepcionales en los contados cúmulos globulares en la que han sido detectadas, por lo tanto el origen de esos astros con alto contenido de Silicio siguen siendo un misterio.
Este proyecto es parte del Sondeo Digital del Cielo Sloan (en inglés Sloan Digital Sky Survey o SDSS, para abreviar), un proyecto a gran escala, del cual la Universidad de Atacama es socio junto a cerca de cuarenta instituciones alrededor del mundo, y cuya meta es estudiar la historia de las estrellas y galaxias en una fracción considerable del cielo. Los investigadores utilizaron, de este sondeo, los espectrógrafos avanzados del llamado Experimento de Evolución Galáctica del Observatorio de Apache Point (Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment o APOGEE-2, que como su nombre lo indica se encuentran montados del telescopio principal del sondeo en ese observatorio, el cual tiene una óptica principal de 2.5m de diámetro). Estos instrumentos son capaces de observar cientos de estrellas en una sola exposición, y eso fue lo que permitió completar un sondeo amplio de la Vía Láctea. Los espectros estelares proveen características f&iaccutesicas individuales de las estrellas, como sus temperaturas y gravedades superficiales, pero además pueden proveer su velocidad en dirección radial (es decir, podemos saber si se alejan o se acercan a nosotros y con qué rapidez lo hacen), y también su composición química. El equipo utilizó también los datos recientemente publicados por el consorcio del Satélite Gaia, un observatorio espacial que provee, con enorme precisión, información sobre las distancias a las que se encuentran las estrellas, y los pequeñísimos movimientos que hacen sobre la bóveda celeste. De este modo, los astrónomos pudieron predecir las trayectorias orbitales de las estrellas, e identificaron a que componente de la Vía Láctea pertenecen las estrellas en cuestion. El resultado, es como un ballet coordinado del movimiento estelar, que muestra la composición química y la evolución dinámica de las estrellas en nuestra Galaxia.
Los investigadores deben descubrir más de esas estrellas para entender su origen, y ahora el equipo tiene pensado emplear este hallazgo para comprender mejor los procesos de evolución estelar y las piezas faltantes en los modelos de nucleosíntesis, un paso fundamental para mejorar nuestro conocimiento acerca de la formación y evolución de nuestra propia galaxia.

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