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La estructura de las galaxias espirales, como la nuestra, consta de varios elementos constituyentes. La parte más destacada corresponde a un disco plano en cuyo seno las estrellas y el gas dibujan elegantes brazos espirales. En el centro del disco se halla el bulbo, una acumulación de estrellas densa y con forma redondeada. Y todo lo anterior está envuelto por un halo esférico muy difícil de detectar, porque cuenta con una densidad de estrellas muy escasa. El Sol es un miembro normal del disco de nuestra Galaxia. Desde nuestro planeta vemos este disco de perfil, proyectado sobre el cielo en la figura luminosa de la Vía Láctea, un tenue anillo de luz que abraza toda la esfera celeste. La Vía Láctea se aprecia mejor en las noches sin Luna del invierno o el verano, si se observa desde un lugar oscuro.
El halo de nuestra Galaxia contiene las estrellas más antiguas de todo el sistema estelar. Estas estrellas se caracterizan por tener bastantes menos metales (en la jerga astronómica los metales son todos los elementos químicos más pesados que el hidrógeno o el helio) que el Sol o, también, que la mayoría de las estrellas que pueblan el disco galáctico. Las estrellas del halo galáctico representan la segunda generación de astros que se formó en el universo, de modo que fueron testigos de una época muy anterior a la formación de nuestro Sistema Solar, hace más de diez mil millones de años. Habitamos el disco galáctico, pero las estrellas del halo lo atraviesan (con frecuencia a gran velocidad) y se detecta un cierto número de ellas en el entorno cercano al Sol.
La mayoría de las estrellas del halo conocidas hasta ahora pertenecían a las agrupaciones estelares denominadas cúmulos globulares. Pero hace poco tiempo que se han efectuado reconocimientos generales del cielo que han mejorado el censo de estrellas viejas del halo situadas fuera de esos cúmulos. Se han detectado así estrellas del halo cuyas masas van desde diez veces hasta unas pocas décimas de la masa solar, lo que demuestra que la formación estelar de hace diez mil millones de años producía astros con un patrón que no difiere en lo esencial de la formación estelar que se verifica actualmente en la Galaxia.
Pero, ¿qué decir acerca de las estrellas menos masivas, las más frías, las que se encuentran cerca del límite de masa para ser consideradas ya no estrellas, sino enanas marrones? Y, ¿producía el universo enanas marrones (o «estrellas fallidas») hace diez mil millones de años, cuando el cosmos contaba con apenas un quinto de su edad actual?
Cuesta mucho detectar estrellas extremadamente ligeras y enanas marrones, porque son muy débiles en luz visible y solo se captan cuando se observan con luz infrarroja. Hoy día se conocen cientos de enanas marrones jóvenes, pertenecientes al disco galáctico. Todas ellas se han detectado y confirmado durante la última década. Pero hasta este momento solo se disponía de un puñado de «candidatas» a enana marrón pertenecientes a la población del halo y, por tanto, más antiguas. ¿Cómo esclarecer si estas «candidatas» son o no, en realidad, objetos subestelares del halo?
Elena Schilbach y Sigfried Roeser, del Centro de Astronomía de la Universidad de Heidelberg, y Ralf-Dieter Scholz, del Instituto de Astrofísica de Potsdam, han observado estas «candidatas» con la cámara infrarroja Omega 2000 acoplada al telescopio de 3.5 m del Observatorio de Calar Alto, en España. El objetivo de estas observaciones consistía en medir de manera directa las distancias desde estas estrellas hasta el Sol, porque la determinación precisa de distancias resulta crucial para evaluar la verdadera producción de energía de los astros.
Para efectuar las medidas de distancia se ha procedido a observar periódicamente estas «candidatas» a lo largo de varios años. El método aplicado se denomina determinación de la paralaje trigonométrica. La Tierra se mueve alrededor del Sol. Este desplazamiento induce una pequeña alteración de nuestro punto de vista cuando observamos el cielo desde nuestro planeta. Por este motivo, todas las estrellas parecen trazar un recorrido elíptico en el cielo, una vez al año, si se comparan con las remotísimas galaxias que se observan como telón del fondo en el universo.
La idea parece sencilla, pero en realidad supone todo un reto. Cuanto más lejos se encuentre una estrella menor será la elipse de su movimiento aparente. Incluso las estrellas más cercanas trazan elipses cuyos ejes mayores miden menos de un segundo de arco, es decir 1/1800 veces el diámetro de la Luna llena. Y para determinar la naturaleza de estas «candidatas» más allá de toda duda Elena Schilbach y sus colaboradores han tenido que obtener medidas con una precisión mil veces mejor, equivalente al tamaño aparente de una persona colocada en la Luna y vista desde la Tierra.
Con la colaboración del personal de Calar Alto, se ha procedido a observar unas veinte veces cada «candidata» a lo largo de tres años y medio, y el complejo proceso subsiguiente de tratamiento de los datos ha arrojado resultados muy claros. Según los autores de esta investigación, «por primera vez se han obtenido paralajes trigonométricas y luminosidades absolutas para estrellas que son a la vez pobres en metales y de masas pequeñas». De las diez estrellas observadas, seis han resultado tener un contenido de metales realmente muy escaso, puesto que contienen apenas 1/30 de la abundancia de metales en el Sol. Las otras cuatro estrellas tienen aproximadamente una tercera parte de la proporción de metales que contiene el Sol. La cantidad absoluta de energía emitida por estos astros, así como sus colores, resultan compatibles con las predicciones teóricas para objetos pobres en metales. Además, uno de los cuerpos de entre los de metalicidad más baja, el objeto del halo 2MASS 1626+3925, ha resultado ser tan débil que solo puede tratarse de una enana marrón, la enana marrón más antigua conocida hasta ahora en la Galaxia.
La investigación ha aplicado técnicas novedosas. En palabras de Schilbach, «nunca antes se habían medido paralajes trigonométricas en el infrarrojo usando como referencia galaxias de fondo». Sin duda este trabajo proseguirá y en el futuro cercano producirá resultados nuevos y emocionantes.
Información adicional:
Nota de prensa del Instituto de Astrofísica de Potsdam (en alemán)
Nota de prensa del Centro de Astronomía de la Universidad de Heidelberg (en inglés)
Imagen en alta resolución:
La enana marrón más antigua que se conoce en la Galaxia (marcada con una flecha) captada en una imagen infrarroja tomada con la cámara Omega 2000 acoplada al telescopio de 3.5 m de Calar Alto. (4.66 Mb)
© Observatorio de Calar Alto, febrero de 2009