Un sistema para calcular con precisión la edad de las estrellas

Un equipo de científicos, algunos de ellos de varios centros de investigación españoles, ha encontrado la clave para datar la edad de las estrellas enanas blancas del cúmulo galáctico NGC 6791, que ahora podrán ser usadas como "cronómetros fiables" para determinar el nacimiento de otros sistemas.
La investigación ha demostrado que la edad de las estrellas blancas estudiadas -situadas a una distancia de 13.300 millones de años/luz- es de 8.000 millones de años y no de 6.000 millones, como se creía, una diferencia hallada por medio del análisis de la sedimentación de los elementos químicos más pesados y la cristalización de materiales del interior de la estrella.
Estos procesos han permitido calcular con precisión la edad, gracias a la comparación entre los cálculos hechos por los investigadores, con las medidas del cúmulo realizadas con imágenes del telescopio espacial Hubble, y que han comprobado que coinciden, según explicó Enrique García-Berro, investigador del Departamento de Física aplicada de la UPC y director de esta investigación que se publica el jueves en 'Nature'.
Aplicable a la Vía Láctea
La tesis doctoral de García-Berro de 1987 ya apuntaba una hipótesis, en la que ha profundizado este trabajo internacional, de que las enanas blancas pueden servir para fijar la edad de la Vía Láctea, o de agrupaciones de estrellas que hubieran nacido más o menos al mismo tiempo, una especulación que ahora se ha confirmado con unos modelos detallados de estos procesos.
"Este sistema es como una regla, permite calibrar mejor la edad, y esto se puede aplicar, por ejemplo, a la edad de nuestra galaxia -a la que ahora se otorga una antigüedad del orden de unos 10.000 millones de años- y calcular las edades de otros cúmulos", explica García-Berro, que apunta que el resto de galaxias están tan lejos que no se pueden ver las enanas blancas con los medios actuales.
La mayoría de las enanas blancas, formadas por un núcleo de carbono y oxígeno y que son consideradas como residuos -restos compactos de estrellas, fruto de la evolución estelar-, tienen en el momento de su formación niveles de temperatura y brillo muy alto, pero al no tener otra fuente de energía que la reserva térmica se enfrían gradualmente y disminuyen su luminosidad hasta que dejan de irradiar.
Simulación de su evolución
La enanas blancas han servido a la ciencia para estimar, desde el punto de vista teórico, la edad de la galaxia y otros sistemas de estrellas, aunque la poca concreción de las hipótesis que se barajaban era muy grande, ya que no se podía probar los fenómenos de densidad y temperatura producidos en el interior de las estrellas, imposibles de reproducir en laboratorio.
Esta investigación ha demostrado mediante la simulación toda la evolución de las enanas blancas. Se han incluido los dos procesos físicos que tienen lugar en el núcleo de estas estrellas y que nunca se había tenido en cuenta, en concreto la sedimentación del neón y la separación de fases del carbono y el oxígeno durante la cristalización, que sucede a temperaturas más bajas.
En estas dos etapas de la evolución, la estrella libera energía gravitacional y el enfriamiento se ralentiza. Como las enanas blancas más débiles del cúmulo son también las más rojas y frías, si se dispone de buenos modelos de medición del enfriamiento se puede calcular la edad del cúmulo.
Profundizar en el conocimiento del Universo
Los expertos han calculado los colores y el brillo de las enanas blancas del cúmulo y han podido comprobar que en las más débiles, los efectos de estos procesos físicos retardan el enfriamiento de forma que la edad del cúmulo y de las enanas blancas coinciden.
Los resultados de esta investigación abren el camino "para profundizar en el conocimiento del universo", explican sus autores, entre los que hay también científicos del Instituto de Estudios Espaciales de Cataluña, del Instituto de Ciencias del Espacio del CSIC, la Universidad Nacional de la Plata (Argentina) y la Liverpool John Moores University.
"Ahora hay que aplicar esta investigación a otros sistemas estelares y ver que efectivamente sirve para predecir las edades de forma correcta, o para ver si hay fuentes adicionales de energía en el interior de estrellas, o utilizarla para conocer si la constante de la gravitación varía con el tiempo, un abanico de posibilidades", concluye García-Barro.