Una estrella que no debería existir

Artículo publicado el 31 de agosto de 2011 en la web de ESO

Un equipo de astrónomos europeos utilizó el Telescopio Muy Grande (VLT) de ESO en Cerro Paranal, en Chile, para localizar una estrella en la Vía Láctea que para muchos no debería existir. Los científicos descubrieron que esta estrella se compone casi totalmente de hidrógeno y helio, con cantidades muy pequeñas de otros elementos químicos. Esta inusual composición la coloca en la “zona prohibida” de una teoría de formación estelar ampliamente aceptada, lo que implica que esta estrella es prácticamente imposible. Los resultados aparecerán en la edición del 1 de septiembre de 2011 de la revista Nature.

Una tenue estrella en la constelación de Leo, llamada SDSS J102915+172927, resultó ser la que posee la menor cantidad de elementos más pesados ​​que el helio (lo que los astrónomos llaman “metales”) de todas las estrellas estudiadas hasta ahora. Tiene una masa más pequeña que la del Sol y probablemente tiene más de 13 mil millones de años.

SDSS J102915+172927 © Crédito ESO


“Una teoría ampliamente aceptada predice que las estrellas de este tipo, con poca masa y cantidades extremadamente bajas de metales, no deberían existir, porque las nubes de material en donde se formaron nunca podrían haberse condensado”, dice Elisabetta Caffau (Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg, Alemania y el Observatoire de Paris, Francia), autora principal del estudio. “Fue sorprendente encontrar por primera vez una estrella en esta ‘zona prohibida’, y esto significa que tendrán que revisarse algunos de los modelos de formación estelar”.

El equipo analizó las propiedades de la estrella usando los instrumentos X-shooter y UVES del VLT. Esto les permitió medir la abundancia de los diversos elementos químicos presentes en la estrella. Así lograron determinar que la proporción de metales en SDSS J102915+172927 es más de 20 000 veces más pequeña que la del Sol.

“La estrella es tenue y tan pobre en metales que sólo pudimos detectar la huella de un elemento más pesados ​​que el helio -calcio- en nuestras primeras observaciones”, dijo Piercarlo Bonifacio (Observatoire de Paris, Francia), quien supervisó el proyecto. “Tuvimos que pedir tiempo adicional de telescopio al Director General de ESO para estudiar la luz de la estrella en mayor detalle y durante un tiempo de exposición prolongado, para tratar de encontrar otros metales”.

Los cosmólogos creen que los elementos químicos más ligeros -como hidrógeno y helio- se crearon poco después del Big Bang, junto con algo de litio, mientras que casi todos los demás elementos se formaron posteriormente al interior de las estrellas. Las explosiones de supernova fueron las responsables de esparcir este material estelar hacia el medio interestelar, volviéndolo más rico en metales. Nuevas estrellas se formaron a partir de este medio enriquecido, las que posee una mayor cantidad de metales en su composición que las estrellas más viejas. Por lo tanto, la proporción de metales en una estrella nos indica cuántos años tiene.

“La estrella que estudiamos es extremadamente pobres en metales, lo que significa que es muy primitiva. Podría ser una de las estrellas más antiguas que se ha encontrado”, añade Lorenzo Monaco (ESO, Chile), otro integrante del equipo que realizó el estudio.

Otra sorpresa fue la falta de litio en SDSS J102915+172927. Una estrella tan antigua debiera tener una composición similar a la del Universo poco después del Big Bang, con un poco más de metales en su interior. Sin embargo el equipo encontró que la proporción de litio en la estrella es al menos cincuenta veces menor del esperado en el material producido por el Big Bang.

“Es un misterio cómo el litio que se formó justo después del origen del Universo fue destruido en esta estrella”, agregó Bonifacio.

Los investigadores también señalan que esta inusual estrella probablemente no es única. “Hemos identificado varias estrellas candidatas que podrían tener niveles de metales similares o incluso inferiores a los de SDSS J102915+172927. Ahora estamos planeando observarlas con el VLT para ver si se confirman”, concluye Caffau.


Fecha Original: 31 de agosto de 2011
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Comments (26)

  1. Información Bitacoras.com…

    Valora en Bitacoras.com: Artículo publicado el 31 de agosto de 2011 en la web de ESO Un equipo de astrónomos europeos utilizó el Telescopio Muy Grande (VLT) de ESO en Cerro Paranal, en Chile, para localizar una estrella en la Vía Láctea que para much…..

  2. Una de las clasificaciones que existen para estrellas se basa su metalicidad (porque en astrofísica, la clasificación de los elementos se hace de la siguiente manera, hidrógeno, helio y metales, así de chungos somos). Para entender esto hay que saber que las estrellas, a lo largo de su vida, van quemando elementos (principalmente hidrógeno y helio) para formar elementos más pesados como el carbono, oxígeno o silicio. Cuando llegan al hierro (que es el elemento más estable en la naturaleza) no son capaces de seguir quemando combustible, y la estrella muere (o explotando o expulsando la mayor parte del material de forma tranquila). De esta manera el medio interestelar se va enriqueciendo con elementos nuevos, que luego formarán parte de las futuras estrellas que se formen con este material. Asi que tenemos dos tipos de estrellas conocidas:
    - Por un lado, las estrellas de clase I, que son las estrellas jóvenes. Como cuando se formaron el medio interestelar ya estaba enriquecido, son ricas en metales.
    - Por otro lado, las estrellas de clase II, que son las “viejas”. Se formaron cuando el universo no tenía tantos años, y por lo tanto no había tantos metales en el medio interestelar.

    Hasta aquí lo que sabíamos. Pero se predijo que en algún momento tuvieron que existir unas estrellas de clase III, que son algo así como las primeras estrellas del universo y que tendría sólamente hidrógeno, helio y unas trazas de litio (que son los únicos elementos que creemos que se formaron a partir del big bang). En principio nunca se había detectado ninguna de estas estrellas, pero podían estar ahí…

    Así que si esto se confirma, va a permitir dar un paso enorme en el entendimiento de cómo ha evolucionado el universo desde el big bang ;)

    • Excelente comentario. Me quito el sombrero

    • Díptero escrotal

      Sí, pero el propio modelo que las predice puntualiza claramente que tienen que estar extintas, es decir, que no puede quedar ningún individuo de esa población en la actualidad. Serían estrellas enormemente masivas, a una escala desconocida (cientos de masas solares, en las estimaciones más bajas 130 veces, actualmente sólo se considera que 10 estrellas conocidas podrían tener más de 100 veces la masa solar), y aún así la proporción de litio tendría que ser mucho más alta que la apreciada en éstas. Lo que se especula es si podrían estarse viendo en FBG (faint blue galaxies), con z 0,5 a 2. Eso, menos todavía es el caso, porque esta estrella está en nuestra propia galaxia, a sólo 4.000 años-luz, es decir, vivita y coleando actualmente. Vamos, que no parece encajar en absoluto ni por edad, ni ubicación, ni tamaño ni propiedades.

      • Eso es lo más sorprendente de todo. Se está buscando en galaxias muy lejanas (como tú dices, las FBG), pero si esto se confirma, resulta que tenemos estrellas con composición muy similar “aquí al lado”.
        No conozco con detalles el modelo completo (por ejemplo, la cantidad de masa de las estrellas primitivas), y si tienen que ser muy masivas deberían evolucioanr rápidamente, por lo que no sería posible encontrarlas a estas alturas.
        Pero entonces…¿qué hace algo así por aquí?

        Por otro lado, que un objeto así se encuentre cerca no significa que no pueda tener una antiguedad elevada. ¿Crees que sería posible que este tipo de estrellas de clase III perdiese gran parte de su masa en algún momento, dejando algo como esto con suficiente hidrógeno como para seguir fusionando? ¿O será simple “potra” de haber encontrado una estrella que se formó en una zona muy pobre en metales?

        • Díptero escrotal

          Pienso que estas estrellas no tienen nada que ver con la hipotetizada clase III, por las razones citadas, es más, creo que son otra grieta más en el modelo estándar. Fíjate que dan por hecho que el litio debía estar ahí “pero se destruyó”. Lo más occkhamiano es pensar lo contrario: que nunca ha estado ahí.

          Estrellas tan masivas como las sugeridas para la clase III tendrían que acabar de un modo muy… espectacular xD, no sé si es la palabra. Esta pobre tiene una masa chiquitaja de todo. Pero vamos, el hecho de que el descubrimiento es muy importante ya lo da toda la prudencia y el enorme trabajo que se han tomado para verificar al máximo.

          Por cierto, tú también tienes un blog estupendo :D

  3. Pagano

    No me parece tan extraño. Las estrellas masivas, originales o recicladas, se queman rápidamente, las pequeñas, a fuego lento, pueden durar millones de años.¿Como ha llegado hasta aquí? Igual que el resto pero sin arder y explotar por el camino. En el B.Bang teórico, las proporciones no tienen porqué ser uniformes, no forma una esfera de densidad y composición homogénea.

  4. reuel

    Estoy de acuerdo con Pagano… si nuestro sol tiene 5.000 millones de años y le quedan otros tantos, ésta pequeña estrella no es tan extraño que aguante tanto ¿no?

  5. Powerranger

    Aun así no explicáis la falta de metales de la estrella comparada con el estándar deducido que provoco el Big Bang. Es demasiado pura.

  6. JavierC

    Al igual alguna civilizacion suficientemente avanzada logro abastecerse con esta estrella, y lo que se ve son sus restos mas ordinarios.
    Ahora en serio, muy interesante la nota y los comentarios. Saludos!

  7. reneco

    Bueno si esa estrella no debiera existir, no la miremos, neguemosla y sigamos mirando solo las que si calzan con el modelo estándar aceptado, todavía hay mucha ciencia que se basa en esa manera de operar aunque no nos demos cuenta

  8. Hum…por partes.

    Díptero, en realidad tienes razón. Tiene mucha más pinta de ser otro motivo para revistar el modelo de evolución estelar actual. Aunque no deja de ser extraño, porque las cosas cuadraban relativamente bien hasta ahora. Nunca me lo había planteado antes, pero…¿qué ocurriría si una estrella atravesara una nube de hidrógeno y acretase más combustible? ¿Podría llegar a utilizarlo introduciéndolo hasta el nucleo por convección? De todos modos eso no explica la composición química que tiene. Y gracias por lo del blog ;)

    Pagano y Reuel, en realidad el tema no es tan simple. El problema resumido es algo así como: si una estrella no puede quemar combustible, se muere. Y cuanto más combustible tiene una estrella más rápido lo quema. Además, al quemar hidrógeno se van produciendo otros elementos que sirven también como “gasolina”, pero son cada vez menos reutilizables. Así que es muy extraño que haya una estrella con los dos ingredientes primordiales (hidrógeno y helio), que tenga muy poca masa, y no muestre más elementos. Una estrella tan pequeña y de esa edad: a) no debería haber aguantado sólo con hidrógeno y b)debería tener restos de otros elementos más avanzados.

    De todos modos y enlazando con Eeneco, diré que el modelo aceptado todavía tiene muchos huecos, pero no estoy de acuerdo con él. La ciencia es consciente de que hay cosas que no puede explicar, pero dudo que se haga la vista gorda. Saber que hay algo que “no funciona” significa que hay que cambiar algo, y se trabaja en ello para mejorar las teorías existentes. Eso sí, si algo funciona bien, aunque no sea “verdad” (véase las leyes de Newton vs. teoría de la Relatividad General), se sigue usando, porque no tiene sentido matarse a hacer correcciones relatividas para la velocidad a la que circula un coche.

    • e-Díptero

      Pues… lo dispersaría, ¿no? (el hidrógeno). El viento solar de la estrella lo empujaría lejos de su superficie. Imagino que la cosa no es tan simple, también los campos electromagnéticos podrían jugar su papel (a medida que el hidrógeno se ionizase por la radiación y el viento estelar), y las ondas de choque que se formasen dentro de la nube, pero a priori se piensa que el efecto fundamental sería ese (sobre la estrella viajera). Se piensa que un tránsito así lo que podría es ayudar a la nube a colapsarse, creando focos de acreción, pero no sé hasta qué punto haría un aporte significativo a la masa de la estrella petarda (además, habría que hablar de la metalicidad de la nube, que naturalmente tiene que tenerla de acuerdo a los modelos, así que quizá lo que haría esto sería incrementar la metalicidad de la estrella más que diluirla).

      No se me ocurre ningún mecanismo que pueda hacer desaparecer el litio de una estrella. Ni siquiera algún proceso que lo elimine casi por completo de sus capas externas de alguna forma aunque siga estando ahí, aunque imagino que empezarán por descartar esta posibilidad.

      Es importantísimo tener un censo estelar en condiciones. Si estas estrellas son tan raras como un puñado entre las decenas de miles de nuestro entorno, entonces cabe pensar en excepciones más que en reformas drásticas del modelo. Pero si son más corrientes (y sin perder de vista precisamente, la edad estimada que se les supone), entonces habrá que retocar muchas cosas.

      Gracias a ti por el blog :D

  9. Muy buen artìculo, parece que El Vagabundo tiene tiene cierta razòn porque todo parece indicar que esta estrella es del tipo III o un remanente de estrella primigenia del Big Bang no masiva que se quedò ahì agazapada, con un perfil bastante bajo, quemando muy poco hidrògeno y por eso la escasa metalicidad, lo que producirà una revoluciòn en todo lo que se habìa escrito sobre el nacimiento, tipo, muerte y supernovas de estrellas de ahora en adelante.

  10. Hola Carlos,

    en realidad lo más extraño es que eso no debería pasar, es lo que hablábamos más arriba Díptero y yo. Seguramente no sea lo que se predice como estrella de clase III porque no deberían poder detectarse en nuestra galaxia. Es más factible una explicación tipo “nació en un sitio raro del copón”, pero vete tú a saber…

  11. zxdfgh

    buen dia a mi parecer podria ser que:

    a: o todo los materiales primordiales se condesaron por la fuerza gravitatoria generada por un factor desconocido (materia oscura, micro agujeros negros, agujeros negros primordiales, cuerdas cosmicas)

    b: o fue una estrella tipo III que mediante una mecanica desconocida perdio capa tras capa de material sin llegar a realizar la fusion, o sea lo perdio apenas se estabilizo la estrella

    c: mi apreciacion personal, la gravedad no era uniforme al comienzo del universo (o no lo es actualmente) y eso permitio que se formaran estrellas puras de H sin necesidad de ser supermasivas

    seguro que van a aceptar cualquier explicacion menos que la gravedad no es universal. el cosmos es grande y pensar que las fuerzas naturales son estrictamente universales es una expresion mas de nuestra delgadez intelectual

    no niego la gravedad, si dudo que sea tan universal, si consideramos la posibilidad que la misma sea variable se soluciona muchos inconvenientes teoricos y enigmas cosmicos

    saludos

  12. Pocoyo

    No veo problema en que no se haya encontrado litio en la estrella.
    Para estrellas de poca masa el litio se quema lentamente en el núcleo de la estrella y acaba desapareciendo. Esto no ocurre en las enanas marrones ni en las estrellas como el Sol, pues en este último el litio se mantiene alejado del núcleo en su capa convectiva.
    (en wikipedia ver enanas marrones)

    • reneco

      Bueno solo bastaría saber cono se formó de hidrógeno tan puro

    • e-Díptero

      Bueno, uno de los problemas es que manda directamente a la papelera el Big Bang. Otro, más grave, que crea fuertes conflictos e inconsistencias en los modelos aceptados de evolución estelar. Por eso se devanan los sesos justificando que no esté (es que de hecho, el Sol también presenta “este problema”, aunque no con la misma “gravedad”):

      http://en.wikipedia.org/wiki/Standard_Solar_Model#Lithium_depletion_at_the_solar_surface

      Hay pruebas de que se producen fusiones nucleares incluso en la fotosfera:

      http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_surface_fusion

      Yo nunca lo tuve muy claro, pero siempre entendí que por ejemplo, el proceso triple α debería *incrementar* precisamente la cantidad de ⁵Li en el Sol, no lo contrario (el protón-protón o el CNO no afectan). En cualquier caso, me temo que las cuentas no salen (si es que han salido alguna vez).

  13. Bueno Reneco, pudo haber sido una eyecciòn primigenia (una bolsa) de hidrògeno del Big Bang que se quedo por ahì dando vuelta allende el espacio exterior, en verdad que resulta muy, pero muy extreño este fenòmeno, pero no serà ni el primero ni el ùltimo, el espacio trae consigo extrañezas y rarezas que todavìa no hemos podido descubrir ni el 10% de ellos, asì es que no nos preocupemos por esos, que seguiremos observando màs.

  14. NegroFiero

    ¡Hola!

    Hay algo que no alcanzo a comprender respecto a este tema. Si la estrella está compuesta casi completamente por hidrógeno y helio, y al mismo tiempo tiene 13 mil millones de años, ¿qué ha estado “quemando” durante estos eones?
    ¿No deberían haber más indicios de “metales” luego de tantos años de fusionar hidrógeno?

    Luego me imagino que quizás entre lo errado respecto a esta estrella está su datación.

    Saludos

    • reneco

      No soy experto en el tema pero lo que entiendo es que las estrellas de baja masa queman muy poco combustible alargando su vida mucho mas que cualquier tipo de estrella ( mucho mas que el sol por ejemplo ) y el resultado de quemar hidrógeno genera helio, y el de quemar litio también genera helio según la observación que hizo “Pocoyo” ( La cadena pp II ), luego la existencia de una estrella compuesta casi por completo de hidrógeno y helio si bien es difícil de explicar no veo que sea una amenaza para el modelo estándar de formación estelar ni menos para el Big Bang, ahora lo de 13 mil millones de años es una deducción derivada de la poca metalicidad de la estrella, no es una datación exacta. Por lo menos para mí, que una persona tenga mas arrugas que otra no necesariamente la hace mas vieja

  15. En Map sky.org he encontrado objetos interesantes, al menos eso creo y espero que este mapa no este fallando en sus gráficos.
    Lic en Educación
    Victor Quezada.

    http://unversocosmico.blogspot.com/

  16. Ocardon4

    “Es un misterio cómo el litio que se formó justo después del origen del Universo fue destruido en esta estrella”, agregó Bonifacio

    La datación de edad estimada es debido a la falta de metalidad (Litio, esperado en el universo primigeneo).
    Por esta teoria de los elementos primigeneos debe ser muy vieja, idea que además es apoyada en el pequeño tamaño del astro que puede hacerla mas longeva. Pues entonces me imagino que las otras estrellas que vemos con un volumen similar han de ser igual viejisimas por su poco consumo de combustible. Pero ¡¡AJA!! esas tienen un margen mayor de metalidad, entonces son mas jovenes, debido al material circundamte absorbido en su formación y esta otra es más vieja…
    Pregunto:
    si es tan antigua…
    - ¿No debería ya tener mayores proporciones de metal debido a los subproductos de sucesivas reacciones nucleares?, porque estos y otros materiales se generan en las estrellas durante miles de años de consumo constante de combustible y fusiones nucleares, para luego ser expulsados al universo luego de liberar sus capas. Y con la edad que se le da a la estrella sería ya justo que los generase.

    No… “debio de destruirse de alguan manera para que haya tan poco rastro de litio en ella…” o ” esta estrella es particular pues no tiene Litio alguno…” pero el Litio primigeneo es un hecho.
    Eso me enfurece un poco de la Física que estamos viendo ahora. Cómo se puede ser tan cerrada de mente y casi dogmatica? No puede ser que la teoría original fuese erronea?… NOO… eso es una eregía cientifica. Son hechos indiscutibles y si acaso se revizan es sólo en situaciones que parecen reafirmarla, no para refutarla o exigir su revisión. Inclusive pueden permitirse algo de libertades estadisticas, y cito, sólo en este foro:

    http://www.cienciakanija.com/2011/09/27/%C2%BFlos-neutrinos-se-mueven-mas-rapido-que-la-velocidad-de-la-luz/

    http://www.cienciakanija.com/2011/09/28/cresst-descubre-indicios-de-materia-oscura/

    NO ESTOY CRITICANDO EL ESTUDIO NI EL ANALISIS DE ESTOS DATOS, NI EL POST NI LA EXPOSICIÓN DADA POR El Vagabundo de las Estrellas.

    Sólo me molesta la doctrina con que estos estudios se llevan a cabo, mientras hoy tantos cientificos van encontrando pruebas de que las cosas son ni de lejos lo que hemos creido.
    Hasta hace poco traté seriamente los estudios de Nassim Haramein en una conferencia científica (y aclaro que no era seguidor se su trabajo, aunque ahora sí lo soy), sólo como abogado del diablo para ejercer uno de los más importantes ejercicios en circulo cientifico: El debate, y me he quedado sorprendido con el rechazo inmediato, previo siquiera a conocer los principios completos y los resultadosobtenidos en el estudio de esta teoría sólo por lo bizarro de los preceptos.

    Lugares como estos donde la polémica aún puede darse y la exposición y juzgamiento de las ideas queda a la conciencia de los participantes es algo muy preciado. Ojalá y la colegiatura aprendiera de esto.

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