Nuevo método más preciso para medir edad de cúmulos globulares a través de estrellas binarias

 El estudiante adscrito al CATA, Nicolás Cristi-Cambiaso, junto a un equipo donde participó el Investigador Asociado del Centro Marcio Catelán, pudo establecer un algoritmo que facilitará el estudio de este tipo de estrellas.

 Los cúmulos globulares están entre los objetos más antiguos en el Universo y su edad juega un papel crucial en la cosmología. La abundancia de helio influye directamente en la estimación de su edad, pero es difícil medirlo directamente en las estrellas de estos cúmulos.

 El estudiante de post grado adscrito al Centro de Astrofísica y Tecnologías Afines (CATA) Nicolás Cristi-Cambiaso, recientemente preparó un paper que implica un importante avance en estos procesos.

 Este estudio propone un método novedoso para medir la edad y la abundancia de helio en los cúmulos globulares utilizando sistemas binarios eclipsantes cercanos al punto de abandono de la secuencia principal TO, punto en la evolución estelar donde una estrella comienza a agotar su hidrógeno central y se aleja de la secuencia principal, siendo un indicador clave de la edad de un cúmulo.

 El análisis se centra en el sistema V69, en el cúmulo globular 47 Tucanae (47 Tuc), y sugiere que una aproximación diferencial, comparando los parámetros de las dos estrellas, puede reducir la dependencia de modelos estelares y sistemáticas al estimar la edad y la abundancia de helio.

 El método propuesto podría mejorar la precisión de estas mediciones y reducir los sesgos de los modelos anteriores, proporcionando una herramienta más robusta para entender la evolución estelar y del Universo.

“Los sistemas binarios eclipsantes son dos estrellas que están unidas gravitacionalmente y que nosotros podemos ver cómo una pasa delante de la otra y tienen un eclipse. Estos se encuentran en una etapa muy específica de su evolución, donde parámetros de la evolución de la estrella, como su luminosidad y su temperatura, son muy sensibles a su edad y, ahora podemos determinarla con más certeza”, explica Nicolás Cristi-Cambiaso, estudiante de magister en Astronomía de la Universidad Católica. 

El documento “Evolución relativa de sistemas binarios eclipsantes: una herramienta para medir las edades de los cúmulos globulares y la abundancia de He” (“Relative evolution of eclipsing binaries: A tool to measure globular cluster ages and He abundances”) se encuentra aprobado para publicación en Astronomy & Astrophysics. 

La novedad radica en la aproximación diferencial. Mientras los métodos tradicionales utilizan parámetros absolutos de las estrellas, este estudio muestra que, al comparar los dos componentes del sistema binario de manera relativa (considerando que comparten la misma edad y abundancia de helio), se logran estimaciones más confiables y menos dependientes de los modelos estelares. Además, este enfoque podría aplicarse a otros sistemas similares, proporcionando una nueva vía para estudiar la evolución de los cúmulos globulares. 

“Ya se habían hecho observaciones con varios telescopios, usando fotometría y espectroscopía y, gracias a eso, tuvimos una base de parámetros de las estrellas del sistema. 

Luego, creamos un algoritmo completamente nuevo para comparar estos parámetros con miles de modelos, al mismo tiempo, con diferentes composiciones químicas, con diferentes masas y con diferentes edades, y entre todos ellos tratar de estimar cuál era el que más se parecía al sistema eclipsante que nosotros estábamos observando”, agrega el estudiante adscrito al CATA. 

El estudio también discute cómo las diferencias en los modelos evolutivos estelares afectan las estimaciones de edad y helio. Se comparan dos conjuntos de modelos evolutivos: PGPUC y Victoria-Regina, observando que el enfoque diferencial es menos sensible a estas variaciones entre modelos. 

El CATA cumplió un rol relevante entregando recursos para la preparación de este trabajo y también en su posterior difusión. Nicolás expuso las conclusiones en la conferencia "Unveiling the interiors of the stars to grasp stellar populations", realizada recientemente en Sicilia, Italia. 

Evolución relativa de binarias eclipsantes: Una herramienta para medir edades de cúmulos globulares y abundancias de helio 

Descubrimiento

Este estudio propone un método novedoso para medir la edad y la abundancia de helio (He) en cúmulos globulares (GCs) utilizando sistemas binarios eclipsantes (DEBs) cercanos al punto de abandono de la secuencia principal (TO). 

El análisis se centra en el sistema V69 en el cúmulo globular 47 Tucanae (47 Tuc) y sugiere que una aproximación diferencial —comparando los parámetros de las dos estrellas— puede reducir la dependencia de modelos estelares y sistemáticas al estimar la edad y la abundancia de helio. 

Importancia

Este trabajo es importante porque los cúmulos globulares son de los objetos más antiguos en el universo y su edad juega un papel crucial en la cosmología. La abundancia de helio influye directamente en la estimación de su edad, pero es difícil medir el He directamente en las estrellas de estos cúmulos. El método propuesto podría mejorar la precisión de estas mediciones y reducir los sesgos de modelo, proporcionando una herramienta más robusta para entender la evolución estelar y del universo. 

Novedad

La novedad radica en la aproximación diferencial. Mientras que métodos tradicionales utilizan parámetros absolutos de las estrellas, este estudio muestra que al comparar los dos componentes del sistema binario de manera relativa (considerando que comparten la misma edad y abundancia de helio), se logran estimaciones más confiables y menos dependientes de los modelos estelares. 

Además, este enfoque podría aplicarse a otros sistemas similares, proporcionando una nueva vía para estudiar la evolución de los GCs.