Cúmulo globular

El cúmulo globular M80.

Un cúmulo globular (globular cluster, en inglés) es un tipo de cúmulo estelar que consiste en una agrupación de 10⁵ a 10⁶ estrellas viejas (es decir, de Población II), gravitacionalmente ligadas, con distribución aproximadamente esférica, y que orbita en torno a una galaxia de manera similar a un satélite. Son estas estrellas viejas las que le dan a los cúmulos globulares su típico color dorado, sólo visible por medio de la fotografía en color.

Composición

Los cúmulos globulares están generalmente compuestos por cientos de miles de estrellas viejas, del mismo tipo que las que componen el bulbo de una galaxia espiral, pero confinadas en un volumen de sólo unos pocos pársecs cúbicos. Algunos cúmulos globulares (como Omega Centauri en la Vía Láctea y G1 en M31, la galaxia de Andrómeda) son extraordinariamente masivos, del orden de varios millones de masas solares. Otros, como M15 (otro cúmulo de la Vía Láctea), tienen núcleos extremadamente masivos, lo que hace sospechar la presencia de agujeros negros en sus centros.

Con unas pocas excepciones notables, cada cúmulo globular parece tener una edad definida. Es decir, todas las estrellas de un cúmulo globular están aproximadamente en la misma etapa de su evolución, lo que sugiere que todas se han formado al mismo tiempo. Fue el reconocimiento de este hecho, estudiando los diagramas de Hertzsprung-Russell de cúmulos globulares, lo que dio lugar a una primera teoría de evolución de las estrellas.

Los cúmulos globulares poseen una densidad estelar muy alta, de manera que existen fuertes interacciones entre sus estrellas componentes y suelen ocurrir colisiones con relativa frecuencia. Algunos tipos exóticos de estrellas, como las rezagadas azules (blue stragglers, en inglés), los púlsares milisegundo y las binarias de poca masa emisoras de rayos X son mucho más frecuentes en los cúmulos globulares.

Ubicuidad

Los cúmulos globulares son bastante numerosos: hay al menos 150 cúmulos conocidos en la Vía Láctea (y quizá 10 ó 20 más sin descubrir). Galaxias más grandes como M31 tienden a tener aún más (M31 contaría con al menos 500). Algunas galaxias elípticas gigantes, como M87, podrían tener 10.000 cúmulos globulares o incluso más aún. Los cúmulos orbitan alrededor de la galaxia a gran distancia, típicamente a unos 100 kilopársecs o más.

Contenido en metales

Los cúmulos globulares están formados generalmente por estrellas pertenecientes a la Población II, que tienen bajo contenido en metales, en comparación con las estrellas de Población I, como el Sol (los astrónomos llaman metales a todos los elementos más pesados que el helio, como el carbono, el oxígeno, etc. En astronomía, un "metal" es todo elemento distinto de hidrógeno, helio o litio, ya que estos son los unicos elementos que se encuentran naturalmente sin necesidad de la Fusión Nuclear que se da en las estrellas).

En muchas galaxias (especialmente en las galaxias elípticas masivas), pueden haber dos poblaciones de cúmulos globulares con diferente metalicidad. Estas subpoblaciones de cúmulos son normalmente conocidas como «pobres en metales» y «ricas en metales», aunque la composición de aquella que contiene más metales no alcanza la metalicidad del Sol. Se han sugerido muchas teorías para explicar estas subpoblaciones, como fusiones galácticas violentas, la acreción de galaxias enanas y las múltiples fases de la formación de estrellas en una sola galaxia. En nuestra Vía Láctea, los cúmulos de baja metalicidad están asociados con el halo galáctico, y los «ricos» con el bulbo galáctico.

Origen

Región central actual (imagen superior) y futura (imagen inferior) de Omega Centauri tomado por el telescopio espacial Hubble.

Se cree que algunos cúmulos globulares se formaron como galaxias orbitantes alrededor de una galaxia mayor, acabando únicamente con su bulbo central cuando las estrellas externas fueron atraídas por la fuerza gravitacional de la galaxia central; una de las pruebas que sustentan ésta teoría es la diferencia de edades entre las estrellas de algunos de ellos cómo sucede por ejemplo en Omega Centauri, ó en G1 -éste en la Galaxia de Andrómeda-. Sin embargo, la mayoría parecen proceder de los super cúmulos estelares, que han conseguido sobrevivir hasta hoy al no haber sido destruidos por interacciones gravitatorias y tener el suficiente número de estrellas de baja masa. De hecho, en algunas galaxias que están experimentando actualmente un brote estelar se han detectado cúmulos estelares jóvenes de gran masa que se cree eventualmente pueden acabar convirtiéndose en cúmulos globulares.

Significado

Fue a través del estudio de la distribución de los cúmulos globulares como se conoció la posición relativa del Sol en la Vía Láctea. Hasta cerca de 1920 se pensaba que el Sol estaba ubicado cerca del centro de la Galaxia porque la distribución estelar observada parecía uniforme. Sin embargo, la distribución de los cúmulos globulares era fuertemente asimétrica. Asumiendo una distribución más o menos esférica de los cúmulos alrededor del centro galáctico, se pudo estimar la posición del Sol con respecto a dicho centro. Estimando además las distancias a los cúmulos, se pudo asimismo calcular la distancia del Sol al centro. Así se pudo esclarecer que la zona de la Vía Láctea observable desde la Tierra sólo representaba una minúscula parte del total de la Galaxia, mayormente oscurecida por polvo y gas.

Referencias

Recursos generales

• NASA Astrophysics Data System posee una colección de artículos de todas las revistas más importantes sobre astrofísica y muchas conferencias. (inglés)
• SCYON es un boletín de noticias dedicado a cúmulos de estrellas. (inglés)
• MODEST es un proyecto colaborativo entre científicos sobre cúmulos. (inglés)
• Catalog of Parameters for Milky Way Globular Clusters Catálogo de cúmulos globulares conocidos en la Vía Láctea. (inglés)

Libros

• Binney, James; Tremaine, Scott (1987). Galactic Dynamics, Princeton University Press, Princeton, New Jersey.
• Heggie, Douglas; Hut, Piet (2003). The Gravitational Million-Body Problem: A Multidisciplinary Approach to Star Cluster Dynamics, Cambridge University Press.
• Spitzer, Lyman (1987). Dynamical Evolution of Globular Clusters, Princeton University Press, Princeton, New Jersey.

Artículos

• Elson, Rebecca; Hut, Piet; Inagaki, Shogo (1987). Dynamical evolution of globular clusters. Annual review of astronomy and astrophysics 25 565. NASA ADS
• Meylan, G.; Heggie, D. C. (1997). Internal dynamics of globular clusters. The Astronomy and Astrophysics Review 8 1. NASA ADS

Enlaces externos

• Cúmulos globulares, páginas Messier del SEDS (inglés).
• Cúmulos globulares de la Vía Láctea (inglés)
• Catálogo de parámetros de cúmulos globulares de la Vía Láctea, por William E. Harris, Universidad McMaster, Ontario, Canadá. (inglés)
• Una base de datos de cúmulos globulares, por Marco Castellani, Observatorio Astronómico de Roma, Italia. (inglés)
• Estudio fotométrico de la cefeida V2 en M13
• Período, Amplitud y curva de luz de V38 en M13
• Cúmulos globulares en otras galaxias (inglés)
• Cúmulos globulares en otras galaxias (otra estimación) (inglés)

Véase también

• Cúmulos en movimiento