Los cúmulos globulares son conjuntos densos de estrellas antiguas. De forma aproximadamente esférica, contienen cientos de miles, y a veces millones, de estrellas. Su estudio ayuda a los astrónomos a estimar la edad del universo o a averiguar dónde se encuentra el centro de una galaxia.
Hay unos 150 cúmulos globulares conocidos en la Vía Láctea, según el sitio web HyperPhysics de la Universidad Estatal de Georgia. Se calcula que la mayoría tienen al menos 10.000 millones de años y contienen algunas de las estrellas más antiguas de la galaxia. Los cúmulos probablemente se formaron muy pronto, antes de que la galaxia se aplanara en un disco espiral.
Algunos cúmulos globulares, como el Messier 13 (M13) en la constelación de Hércules, pueden verse a simple vista. Son bonitos de ver, pero no fue hasta que se inventaron los telescopios cuando empezaron a brillar en los círculos astronómicos. Con los telescopios, fue posible observar más de cerca las estrellas de estos cúmulos. En su mayoría son estrellas rojas de baja masa y estrellas amarillas de masa intermedia, ninguna de ellas más masiva que 0,8 masas solares, según HyperPhysics.
Algunas otras observaciones generales de los cúmulos globulares, según la Universidad Estatal de Pensilvania: se encuentran en todas las direcciones del cielo, la densidad de estrellas en un cúmulo globular es mucho mayor que la densidad de estrellas alrededor del sol, y los cúmulos no contienen ningún gas. La abundancia de cualquier elemento más pesado que el helio es sólo del 1 al 10 por ciento de la abundancia de los mismos elementos en el sol.
Física
Los cúmulos globulares se formaron a partir de nubes moleculares gigantes, o enormes masas de gas que forman estrellas al colapsar. Debido a que ahora hay menos gas libre que al principio del universo, los cúmulos globulares generalmente no pueden formarse hoy en día.
Sin embargo, hay un cúmulo globular formándose en una galaxia cercana a la Vía Láctea llamada Gran Nube de Magallanes. Esto se debe a que tiene una cantidad inusual de gas, según explicó a Space.com Harvey Richer, astrofísico de la Universidad de Columbia Británica en Vancouver (Canadá).
Aunque se pueden ver múltiples generaciones de estrellas en los cúmulos globulares, lo que ocurre es que las siguientes generaciones evolucionan a partir de la primera. El primer grupo de estrellas engulle la mayor parte del gas y, a medida que mueren (millones de años después), expulsan el gas. Esto significa que la diferencia de edad entre las diferentes generaciones de cúmulos estelares es pequeña, menos del 1 por ciento de la edad del cúmulo globular, añadió Richer.
Las estrellas más jóvenes tienen elementos más pesados y más helio que sus compañeras más antiguas, y también tienen movimientos diferentes a los de las estrellas más viejas. Investigaciones recientes con el telescopio espacial Hubble revelaron que la población original está más centrada en el cúmulo globular, mientras que las estrellas más nuevas se difunden lentamente hacia el exterior.
Cada cúmulo globular se mueve como un todo en su galaxia anfitriona, pero dentro del cúmulo las estrellas también se mueven individualmente y de forma aleatoria, casi como moléculas en un gas, dijo Richer. Los movimientos individuales de las estrellas actúan como un escudo que impide que acaben chocando entre sí. Sin embargo, la gravedad también actúa como un pegamento para evitar que el cúmulo de estrellas se separe.
Los cúmulos globulares también giran, pero no tanto como una galaxia como la Vía Láctea. Esto se debe a que la nube de gas original de la que se crearon los cúmulos tampoco rotaba rápidamente, dijo Richer. Sin embargo, se aprecia una ligera rotación en los cúmulos porque están un poco aplanados, mostrando el movimiento. Una rotación típica es de entre 5 y 10 kilómetros por segundo (3 a 6 mph). Por el contrario, la Vía Láctea gira a 250 km/segundo.
Primeros descubrimientos
Los dos primeros cúmulos descubiertos y nombrados oficialmente en la era telescópica fueron M22 (en Sagitario, en 1665) y Omega Centauri en Centauro, según la Enciclopedia Británica. Al igual que M13, Omega Centauri también es visible a simple vista, pero no fue clasificado como cúmulo globular hasta que se examinó con un telescopio.
M22 fue un hallazgo notable no sólo por su temprano descubrimiento, sino también por las edades de las estrellas que lo componen. Las estrellas tienen entre 12.000 y 13.000 millones de años, lo que lo sitúa cerca de la formación del universo hace 13.800 millones de años, según la Agencia Espacial Europea.
«No es tan sorprendente, ya que es uno de los cúmulos globulares más brillantes visibles desde el hemisferio norte, situado en la constelación de Sagitario, cerca del bulto galáctico -la densa masa de estrellas en el centro de la Vía Láctea-«, según la ESA.
Es difícil encontrar M13 a simple vista, pero si los cielos son especialmente oscuros y claros es posible, escribió la ESA. Tanto Omega Centauri como M13 fueron descubiertos por Edmund Halley en el siglo XVIII; Halley es más conocido como el astrónomo que descubrió que el cometa Halley regresa a la Tierra periódicamente.
«Como escribió Halley: ‘Esto no es más que un pequeño parche, pero se muestra a simple vista, cuando el cielo está sereno y la Luna ausente'», escribió la ESA. Siglos más tarde, M13 fue también el objetivo del mensaje del radiotelescopio de Arecibo a los extraterrestres en 1974.
En 1917 el astrónomo Harlow Shapley, estudiando las cefeidas, un cierto tipo de estrella variable dentro de cada cúmulo, observó que estas estrellas brillan con una luminosidad predecible en función de la distancia al receptor. Pudo calcular las distancias a estas estrellas, lo que reveló que el centro galáctico está en la constelación de Sagitarrius.
Shapley también observó que los cúmulos globulares están dispuestos simétricamente alrededor de la galaxia, pero que estaban dispuestos igualmente por encima y por debajo del plano galáctico, pareciendo evitar el propio plano.
El modelo de Shapley aumentaba enormemente el tamaño de la galaxia y alejaba al sistema solar -y a la humanidad- del centro. Sin embargo, Shapley creía que el universo era «una unidad única, enorme y abarcadora», según el Instituto Americano de Física. Basándose en las investigaciones de Shapley, Edwin Hubble descubrió cúmulos globulares aún más distantes -hasta 10 veces más- y que se encontraban más allá de la Vía Láctea, en otras galaxias. Al presentar las pruebas de Hubble, Shapley se alegró de ver refutadas sus teorías.
La contribución del Hubble
El telescopio espacial homónimo Hubble ha sido especialmente productivo a la hora de observar los cúmulos globulares, porque no están oscurecidos por la atmósfera terrestre. Al no haber parpadeo estelar, las estrellas se ven con mayor nitidez. Esto facilita el cálculo de su distancia y propiedades. Sólo en una zona de la constelación de Virgo, escribió la NASA en un comunicado de 2008, el telescopio reveló más de 11.000 cúmulos globulares.
Al mismo tiempo, el telescopio dio pistas de por qué M87 (que está incrustado en la misma región) tiene más cúmulos estelares de lo que cabría esperar. Esto se debe a que M87 y los cúmulos como él se crearon en zonas muy densas del universo que ofrecían condiciones más favorables para el nacimiento de estrellas, que tiene lugar en nubes de gas llamadas nebulosas.
Hubble también destruyó una antigua percepción entre los astrónomos de que los cúmulos globulares siempre contienen estrellas de aproximadamente la misma edad. Los cúmulos globulares más masivos probablemente se aferran a cualquier material que esté cerca y hacen nacer nuevas generaciones de estrellas, escribió la NASA en un comunicado anterior.