¿Estrellas demasiado viejas como para ser confiables?

Una posible solución estelar para el problema del litio cosmológico.
Vía Astroseti

Comunicado de Prensa ESO PR 30/06.

Analizando un conjunto de estrellas en un cúmulo globular con el Telescopio Muy Grande de ESO, los astrónomos pueden haber descubierto la solución para un crítico rompecabezas cosmológico y estelar.

Hasta ahora era un asunto embarazoso la cuestión de por qué la abundancia de litio producida en el Big Bang es mayor, por un factor de 2 o 3, que el valor medido en las atmósferas de las estrellas más viejas. La respuesta, dicen los investigadores, radica en el hecho de que las abundancias de elementos medidos en la atmósfera de una estrella disminuyen con el tiempo.
“Tales tendencias son predichas por modelos que toman en cuenta la difusión de los elementos en una estrella”, dijo Andreas Korn, autor principal del artículo que informa estos resultados en el número de esta semana de la revista Nature [1] [2]. “Pero se carecía de una confirmación observacional. Es decir, hasta ahora”.

El litio es uno de los muy pocos elementos que se produjeron durante el Big Bang, Una vez que los astrónomos conocen la cantidad de materia ordinaria presente en el universo [3], resulta bastante directo derivar sobre cuánto litio fue creado en el universo primitivo. El litio puede ser medido también en las estrellas más viejas, pobres en metales, que se formaron a partir de materia similar al material primordial. Pero el valor predicho cosmológicamente es demasiado alto como para reconciliarse con las mediciones realizadas en las estrellas. Hay algo que está equivocado, pero ¿qué es?

Se sabe bien que los procesos difusivos que alteran las abundancias relativas de los elementos en las estrellas juegan un papel en ciertas clases de estrellas. Bajo la fuerza de gravedad, los elementos pesados tenderán a hundirse en la estrella y perder su visibilidad a lo largo del curso de miles de millones de años.

“Se espera que los efectos de la difusión sean más pronunciados en las estrellas viejas pobres en metales”, dijo Korn. “Dada su mayor edad, la difusión ha tenido más tiempo para producir efectos mensurables que en estrellas jóvenes como el Sol”.

Por lo tanto, los astrónomos montaron una campaña de observación para comprobar estas predicciones de los modelos, estudiando una variedad de estrellas en estadios diferentes de evolución en el cúmulo estelar pobre en metales NGC 6397. Los cúmulos globulares [4] son laboratorios útiles en este aspecto, ya que todas las estrellas que contienen tienen edades y composiciones químicas iniciales idénticas. Se predice que los efectos de la difusión varían según la etapa evolutiva. Por lo tanto, las tendencias de abundancia atmosférica medidas comparadas con etapas evolutivas son una firma de la difusión.

Dieciocho estrellas fueron observadas por entre 2 a 12 horas con el espectrógrafo multi-objeto FLAMES-UVES del Telescopio Muy Grande de ESO. El espectrógrafo FLAMES es idealmente apropiado porque permite a los astrónomos obtener espectros de muchas estrellas a la vez. Aún en un cúmulo globular cercano como NGC 6397, las estrellas no evolucionadas son muy débiles y requieren tiempos de exposición bastante largos.

Las observaciones muestran claramente tendencias sistemáticas de abundancias a lo largo de la secuencia evolutiva de NGC 6397, como predicen los modelos de difusión con mezclado extra. Por lo tanto, las abundancias medidas en las atmósferas de las estrellas viejas no son, hablando estrictamente, representativas del gas del que se formaron originalmente las estrellas.

“Una vez que se ha corregido este efecto, la abundancia de litio medida en las estrellas viejas no evolucionadas concuerda con el valor predicho cosmológicamente”, dijo Korn. “Así, la discrepancia del litio cosmológico es eliminada en gran parte”.

“El balón está ahora en el campo de los teóricos”, agregó. “Tienen que identificar el mecanismo físico que está en el origen de este mezclado extra”.

NOTAS:

[1].- "A probable stellar solution to the cosmological lithium discrepancy", por A.J. Korn et al.

[2].- El equipo está compuesto por Andreas Korn, Paul Barklem, Remo Collet, Nikolai Piskunov, y Bengt Gustafsson (Universidad de Uppsala, Suecia), Frank Grundahl (Universidad de Aarhus, Dinamarca), Olivier Richard (Université Montpellier II, Francia), y Lyudmila Mashonkina (Academia Rusa de Ciencias, Rusia).

[3].- En años recientes, se realizaron mediciones de alta precisión del contenido de materia en el universo, estudiando el fondo cósmico de microondas.

[4].- Los cúmulos globulares son grandes agregados de estrellas: se conocen más de 100 de ellos en nuestra galaxia, la Vía Láctea. Los mayores contienen millones de estrellas. Son algunos de los objetos más antiguos que se observan en el universo y presumiblemente se formaron al mismo tiempo que la Vía Láctea, unos pocos cientos de millones de años después del Big Bang.


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Traducido para Astroseti.org por
Heber Rizzo Baladán

Web Site: ESO Press Release 30/06
Artículo: “Stars Too Old to be Trusted? ”
Fecha: Agosto 10, 2006