Los brillantes descubrimientos del Instituto de Astronomía

A través de detectores electrónicos y el empleo de la técnica de diferenciación de imágenes, investigadores del Instituto de Astronomía (IA) de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) han descubierto veinte por ciento del total de estrellas variables conocidas en veintitrés cúmulos globulares de nuestra galaxia.

El doctor Armando Arellano Ferro es el líder del equipo de investigación que por quince años ha observado estos sistemas estelares por medio de un programa de fotometría CCD.

En entrevista para la Agencia Informativa Conacyt, el investigador del Instituto de Astronomía de la UNAM explicó en qué consisten dichas observaciones y la importancia de estas estrellas para la astronomía estelar y galáctica.

El descubrimiento de nuevas estrellas

De acuerdo con el especialista, el estudio fotométrico CCD de los cúmulos globulares en combinación con el análisis diferencial de imágenes han demostrado ser técnicas fructíferas en el descubrimiento de nuevas estrellas variables y en la actualización del censo de estas estrellas en cada uno de los grupos estudiados.

“Este descubrimiento es el resultado de muchos trabajos a lo largo de los últimos quince años y el estudio de cúmulos globulares es muy interesante porque son los sistemas estelares más viejos de la galaxia y conservan las propiedades físicas y químicas de las primeras etapas en la evolución galáctica”, explicó.

Tan solo en nuestra galaxia se conocen alrededor de ciento sesenta cúmulos globulares, que son grandes concentraciones de estrellas que pueden tener cientos de miles de ellas cada uno, y suelen utilizarse como indicadores de las condiciones físicas y químicas tempranas de ella.

Armando Arellano mencionó que algunas de esas miles de estrellas atraviesan por una etapa evolutiva que las hace pulsar, y como resultado de esa pulsación se aprecia un cambio de brillo. El registro temporal del brillo se conoce como una curva de luz, es decir, como una gráfica de la variación del brillo como función del tiempo.

Por medio de detectores electrónicos llamados CCD y que son más sensibles que las antiguas placas fotográficas, han obtenido miles de imágenes de una colección de cúmulos globulares, en particular en aquellos donde se pueden detectar estrellas pulsantes.

“Al estudiar la curva de luz con detenimiento, uno puede determinar parámetros físicos de la estrella, como temperatura de la superficie, el radio, la masa, y de particular interés la composición química y la distancia. La relevancia de las estrellas pulsantes en cúmulos globulares es que son indicadores de la física del cúmulo y de ahí el interés por su descubrimiento”.

De esta manera, los especialistas del IA hacen colecciones de imágenes de cúmulos para analizarlos uno por uno y, con ayuda de procedimientos matemáticos para el análisis de las imágenes, han observado regiones de difícil acceso visual, como las regiones centrales superpobladas en los cúmulos, y verifican la presencia de estrellas variables no descubiertas anteriormente.

Todo este procedimiento ha sido aplicado durante los últimos quince años y han estudiado más de veinte cúmulos. De las aproximadamente mil 200 variables que se conocen en estos sistemas estelares, poco más de 250 estrellas han sido descubiertas por el IA; con las que han determinado la distancia, edad y contenido químico de los sistemas estudiados y han conjeturado sobre los gradientes de estos parámetros en la estructura galáctica.

Trabajo internacional

Para lograr un registro de datos óptimo sobre el total de cúmulos globulares estudiados, Armando Arellano y su equipo se apoyaron de telescopios ópticos ubicados en los observatorios de San Pedro Mártir en Baja California; en Hanle, en los Himalayas de la India a través del Indian Institute of Astrophysics; en el Observatorio de Córdoba, Argentina; y el Observatorio Las Campanas en Chile.

“Con estas colaboraciones hemos conseguido mucho tiempo de telescopio, pero la mayor parte de los datos proviene de mis observaciones con el telescopio de dos metros de diámetro en la India. Los telescopios están equipados con una cámara de uso astronómico y con un detector CCD, lo que nos permite obtener imágenes de buena calidad.

La acumulación de datos suficientes para el análisis de cada cúmulo puede tardar de dos a cuatro años en obtenerse, ya que tanto la posición de la Tierra respecto al punto de observación como las condiciones climáticas deben estar en su mejor momento para que los cúmulos estén accesibles en el cielo.

Los principales colaboradores que sistemáticamente han participado en este trabajo son los doctores Sunetra Giridhar y Daniel Bramich, del Indian Institute of Astrophysics y de la Universidad de Nueva York en los Emiratos Árabes, y que junto con Armando Arellano son los titulares de este trabajo al que se han sumado investigadores de Argentina y España, así como estudiantes de licenciatura y posgrado en México y el extranjero.

Nombrando las estrellas

Armando Arellano mencionó que los trabajos de investigación de cada cúmulo son publicados en revistas internacionales especializadas en astrofísica y sujetas a un estricto sistema de arbitraje. En cada uno de estos trabajos se reportan las observaciones y los parámetros físicos resultantes, así como sus consecuencias en el entendimiento de la estructura y evolución estelar y galáctica.

En la Universidad de Toronto en Canadá se encuentra el registro oficial de todas las estrellas variables en cúmulos globulares descubiertas y este se mantiene actualizado gracias a la curaduría de la profesora Christine Clement, astrónoma emérita de esta institución, quien se encarga de mantener el catálogo, que empezó en la década de 1949 por iniciativa de la doctora Helen Sawyer Hogg.

Las estrellas variables están agrupadas en familias que tienen propiedades ligeramente distintas y los diferentes grupos de estas estrellas reciben su nombre según la estrella prototipo de acuerdo con sus propiedades de pulsación. Las más interesantes de estudiar según el especialista son las estrellas RR Lyrae.

El equipo sigue observando cúmulos, trabaja actualmente con ellos y busca aquellos que son más difíciles de estudiar porque están más lejos o inmersos en polvo interestelar, por lo que obtener imágenes de buena calidad siempre es un reto.

Para Armando Arellano y su equipo, el estudio de este tema puede dar un nuevo paso, pues buscan un análisis equivalente en los cúmulos de otras galaxias cercanas, por ejemplo las Nubes de Magallanes.

“Estas son galaxias satélites de la nuestra, también tienen cúmulos globulares pero es un estudio complicado porque necesitaríamos mejorar nuestros procedimientos de determinación de brillo de sus estrellas tan débiles para tener curvas de luz y parámetros físicos más precisos. Será necesario obtener tiempo de observación en telescopios más grandes”.

Fuente: CONACYT.