Descubriendo el cúmulo estelar más distante de nuestra galaxia

Si bien los astrónomos pueden lograr un buen panorama de otras galaxias, no pueden hacer lo mismo con nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, porque están dentro de ella, lo cual les impide tener una vista global de ella. Para hacer las cosas más difíciles, el disco de nuestra galaxia está repleto de gas y polvo oscuro que absorbe la luz de las estrellas. Esta materia interestelar hace un buen trabajo bloqueando la luz desde los lugares más lejanos de nuestra Vía Láctea, aquellas zonas que se encuentran mucho más allá del Centro Galáctico.

André-Nicolas Chené (en la fotografía disfrutando de un picnic) es un científico de Gemini Norte. Él cree que VVVCL177 es tan grande y activo como la Nebulosa de Orión.

Credit: A.-N. Chené

Sin embargo, las ondas de radio y la luz infrarroja pueden atravesar esta barrera polvorienta más fácilmente que la luz visible. En 1982, el Radiotelescopio Effelsberg de 100 metros en Alemania detectó un área tenue y distante de una nebulosa zona formadora de estrellas que se sospechaba estaba en el lado distante de la Vía Láctea. Luego, en 2017, los astrónomos bajo la dirección de Alberto Sanna del Instituto Max Planck de Radioastronomía en Alemania, pudieron confirmar su distancia al medir el ángulo de paralaje de un máser de agua, es decir, el grado en que un objeto se desplaza con respecto a las estrellas del fondo al cambiar nuestro punto de vista mientras la Tierra orbita el Sol.

Un máser es un equivalente de láser de microondas que ocurre de forma natural, y en este caso, las moléculas de agua en la región formadora de estrellas estaban amplificando las emisiones de microondas. Basándose en esto, el equipo de Sanna concluyó que la región formadora de estrellas se encuentra a unos 66.500 años luz de distancia. A modo de comparación, el Sistema Solar se encuentra a unos 26.000 años luz del Centro Galáctico. Para llegar a esta lejana región formadora de estrellas, tendríamos que viajar hasta el Centro Galáctico y luego recorrer la misma distancia hasta el lado lejano de la Vía Láctea y luego otros 14.500 años luz para llegar ahí.

¿Sabías que las regiones de formación estelar son ricas en lo que los astrónomos llaman HII (hidrógeno ionizado), donde la luz ultravioleta de las estrellas calientes y recién nacidas ioniza el gas en sus capullos de hidrógeno? Los astrónomos buscan regiones de HII para ayudar a localizar dónde podrían estar formándose estrellas en la Vía Láctea. Una investigación reciente concluyó que podrían haber entre 6.500 y 7.000 regiones de HII en nuestra Vía Láctea, todas formando nuevas estrellas.

Ahora, aquí es donde entra el grupo de André-Nicolas Chené. Al combinar las imágenes capturadas en luz de infrarrojo cercano por el telescopio VISTA (en inglés, Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy) del European Southern Observatory (ESO) en Chile, con el espectro capturado con el espectrógrafo generador de imágenes en infrarrojo cercano FLAMINGOS 2 en Gemini Sur, fue posible identificar dos estrellas en la región formadora de estrellas que tienen un movimiento específico por el espacio consistente con lo que sería un brazo espiral distante de la Vía Láctea. Esto confirma la distancia obtenida a partir de la medición de máser de agua.

“Es una región donde parece haber muchas estrellas masivas en formación”, dice Chené. “Conocemos pocas regiones formadoras de estrellas masivas en nuestra Vía Láctea, y encontrar una más añade algo significativo a esa muestra, entonces podríamos decir que aún tenemos muchísimas regiones activas de formación estelar en nuestra Vía Láctea”.

Las estrellas pertenecen a un cúmulo potencial llamado VVVCL177 ubicado dentro del corazón de la nebulosa formadora de estrellas. Chené estima que el conjunto completo de gas, polvo y estrellas es tan grande y activo como la Nebulosa de Orión, la cual es una famosa región formadora de estrellas bajo el Cinturón de Orión y que puede verse a simple vista por los observadores aficionados del cielo nocturno. "Es necesario trabajar más para confirmar si VVVCL177 es un clúster", agrega. "La observación futura debería revelar más estrellas que son miembros del cúmulo, al tiempo que confirma la naturaleza extrema de la región de formación estelar".

Es muy importante encontrar estrellas que pertenezcan al joven cúmulo dentro de esta región formadora de estrellas, dice Chené, porque “es la primera vez que logramos una vista así de un objeto que se encuentra tan lejos de nosotros al otro lado de la Vía Láctea. Si miras las regiones formadoras de estrellas y los cúmulos que estudiamos, muchos se encuentran en nuestro vecindario, y el más lejano que habíamos encontrado antes estaba muy cerca del centro de la Vía Láctea. Esto fácilmente duplica ese récord”.

Chené estima que el conjunto completo de gas, polvo y estrellas es tan grande y activo como la Nebulosa de Orión.

A pesar de que se trata sólo de una región formadora de estrellas, la nebulosa y cúmulo estelar son un punto importante en nuestro mapa del lado lejano de la Vía Láctea, que ayudará a los astrónomos a conocer los brazos espirales alrededor de esa otra mitad de nuestra Galaxia. Aunque Chené indica que para estudiar con más detalle las estrellas de VVVCL177 se requeriría un telescopio incluso más grande que el de 8 metros de Gemini Sur, él y sus colegas planean seguir observando para identificar más estrellas y más objetos como VVVCL177 en el cúmulo, para ayudar a mejorar nuestro mapa del lado lejano de la Vía Láctea.

A pesar de que se trata sólo de una región formadora de estrellas, la nebulosa y cúmulo estelar son un punto importante en nuestro mapa del lado lejano de la Vía Láctea.

El espectrógrafo generador de imágenes en infrarrojo cercano FLAMINGOS 2 en Gemini Sur ayudó a identificar dos estrellas dentro de VVVCL177.

Credit: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/M. Paredes

Mientras tanto, Chené y Jerry Brower (Ingeniero de Sistemas de Gemini) han desarrollado el Juego de Cartas de Gemini. Disponible de forma gratuita, ya sea como mazo físico de cartas o como un juego virtual a través del sitio web Tabletopia y diseñado para jugar de dos a cuatro participantes. Está pensado para darle a los jugadores la oportunidad de tomar algunas de las decisiones que los astrónomos regularmente tienen que tomar al momento de operar un observatorio de clase mundial como Gemini. Estas decisiones podrían incluir la ajustada programación de las observaciones, adaptarse a las condiciones de las inclemencias del clima y terremotos, y seleccionar el instrumento correcto para el tipo de observación que se está realizando. Cada jugador comienza con cuatro “puntos de reputación”. Cada vez que pierdas un punto de reputación, por ejemplo, al no hacer una observación a tiempo, perderás el financiamiento de tu observatorio. Si pierdes todos tus puntos, ¡pierdes el juego!

Tres imágenes de VVVCL177 y su región de HII. A la izquierda hay una imagen del campo de estrellas, en el medio una imagen compuesta en infrarrojo, y a la derecha una imagen en infrarrojo y de emisión de radio (las líneas con contorno blanco). El círculo punteado representa el tamaño del cúmulo.

Credit: Chené et al.

Chené, cuya investigación se publicará en The Astrophysical Journal, espera que la próxima generación de telescopios de 30-40 metros (que actualmente se está construyendo) no pierda sus puntos de reputación, porque se necesitarán para estudiar con mucho más detalle las estrellas de VVVCL177 y otros cúmulos similares.

El conjunto completo del cúmulo de gas, polvo y estrellas jóvenes podría ser tan grande y activo como la Nebulosa de Orión, la famosa región formadora de estrellas que se encuentra justo debajo del Cinturón de Orión.

Credit: B. Schoening/NOIRLab/NSF/AURA

Chené compara la búsqueda de cúmulos similares con las búsquedas que realizan arqueólogos como Indiana Jones, explorando por el denso follaje de una jungla en busca de evidencia de antiguas ciudades perdidas.

“Ya tenemos las primeras señales de que hemos descubierto esta ciudad sagrada, ahora debemos adentrarnos en la jungla para encontrar más”, comenta.