Una nueva vision de los Cúmulos Globulares

Transcripción

1 Una nueva vision de los Cúmulos Globulares Dr. Oscar Mario Martinez Bravo FCFM-BUAP Seminario del Cuerpo de Gravitacion, Particulas y Campos FCFM-BUAP

2 " Cuando el grupo esta formado por mas de una docena de estrellas forman lo que se llama un cumulo de estrellas. Dentro del cumulo las estrellas siguen movimientos muy complicados alrededor del centro de masa, afectandose mutuamente. Distinguimos tres tipos: asociaciones estelares, cumulos abiertos y cumulos globulares. Introducción " El primer catalogo de objetos nebulosos fue preparado por el astronomo frances Charles Messier en Dentro de los 109 objetos que contiene el catalogo, existen alrededor de 30 cumulos globulares y otros tanto cumulos abiertos, junto con algunas galaxias, nebulosas planetarias y un remanente de SN. Messier los llamo objetos borrosos. Objetos del Catalogo de Messier

3 17.1 Asociaciones estelares " En 1947 el astronomo armenio Viktor Ambartsumyan descubrio que existian grupos de estrellas jovenes dispersadas en regiones muy grandes del cielo y que serian dificil de identificar solo por su apariencia. Estas asociaciones estaban formadas por varias decenas de estrellas. " Las asociaciones son grupos de estrellas jovenes usualmente identificadas por sus estrellas brillantes de SP o por estrellas del tipo T Tau. " Existen dos tipos de asociaciones estelares: asociaciones OB y asociaciones T. " Se conocen varias decenas de asociaciones OB y se catalogan de acuerdo a la constelacion en cuya direccion se observan. Cygnus OB 2 es la segunda asociacion de estrellas OB en la constelacion del Cisne. " Las asociaciones OB deben ser muy jovenes ya que las estrellas OB de la SP son estrellas masivas que evolucionan muy rapido. En algunos casos las asociaciones OB contienen gigantes rojas que han evolucionado a partir de las estrellas mas masivas de la asociacion. " Las asociaciones T estan formadas por estrellas aun mas jovenes, estrellas T Tau. " Las asociaciones OB comunmente tienen un cumulo abierto en sus regiones centrales, pero a diferencia de los cumulos verdaderos, los miembros de la asociacion no estan unidos gravitacionalmente. Las velocidades de las estrellas son muy grandes y estas tienden a disiparse de la asociacion. " El estudio de los movimientos internos en las asociaciones muestran que estas tienden a dispersarse rapidamente. " Grandes cantidades de gas y polvo estan frecuentemente relacionadas con las asociaciones estelares, proporcionandonos informacion sobre la coneccion del ISM con los procesos de formacion estelar. " Las asociaciones estelares estan fuertemente concentradas en los brazos espirales del plano de la Via Lactea. En la region de Orion y en la region del Cefeo se han identificado tres generaciones diferentes de asociaciones estelares, siendo las mas viejas las mas dispersas y las mas jovenes las mas densas.

4 La asociacion Ö en Perseo. Las estrellas OB estan marcadas con circulos. Los vectores de movimiento propio muestran el movimiento de las estrellas en los proximos años.

5 Cúmulos abiertos " Los cumulos abiertos estan formados por desde varias decenas hasta varios centenares de estrellas, en un volumen que varia desde 1 pc hasta 10 pc. " La propiedad fundamental de los cumulos abiertos es que estan concentrados en el plano galactico que contiene miles de estos objetos. Distribucion de los cumulos abiertos (en negro) y cumulos globulares (en rojo) en la Via Lactea.

6 Cumulo abierto de Las Pleyades Cumulo abierto M44

7 " La energia cinetica de los miembros del cumulo, la rotacion diferencial de la Via Lactea y la accion gravitacional de agentes externos tienden a dispersar a los cumulos abiertos. " La distancia a los cumulos abiertos se pude calcular por el metodo del cumulo en movimiento. " El movimiento propio de las estrellas de las Hyades se muestra en la figura. Todas las estrellas parecen moverse hacia un mismo punto, lo cual es un efecto de perspectiva con respecto a la posicion del observador.

8 " El diagrama HR o el diagrama colormagnitud de los cumulos abiertos muestra una SP muy bien definida. La mayoria de los miembros del cumulo son estrellas de SP y solo hay unas pocas estrellas gigantes. " La SP de los cumulos abiertos generalmente se encuentra en la misma posicion del diagrama HR lo cual significa que la composicion quimica inicial de los cumulos es bastante constante. " Las diferencias aparecen en la parte superior de la SP y son un reflejo de la edad de los cumulos abiertos. A excepcion de M41, todos los demas cumulos que se muestran en este diagrama H-R son cumulos abiertos.

9 " El diagrama color-magnitud de los cumulos abiertos se puede utilizar para determinar la distancia a los cumulos mediante el metodo de ajuste de la SP. " Si conocemos la distancia a las Hyadas, sus magnitudes aparentes se pueden convertir en magnitudes absolutas. " Si tenemos el diagrama HR de cualquier otro cumulo, por ejemplo las Playades (en magnitudes aparentes), el metodo consiste en hacer coincidir las SP de ambos cumulos e identificar cuanto vale el modulo de distancia (m - M). " Para las Pleyades este valor es de 5.5 lo cual implica una distancia de unos 125 pc.

10 Cúmulos globulares " Un cumulo globular tipico contiene entre y estrellas. Su forma esferica es el resultado de una gravedad combinada muy grande. " Las estrellas estan muy concentradas hacia el centro de los cumulos. El 90% de las estrellas generalmente esta concentrada en unos 25 pc del centro del cumulo. " Los cumulos muestran una gran variedad, desde los mas grandes como Omega Centauri con medio millo de estrellas en unos 30 pc, hasta los mas pequeños de unos 10 pc y con solo unas 1000 estrellas. Esto ultimos no muestran una gran concentracion de estrellas hacia la region central del cumulo. " El cumulo globular M15, en la constelacion de pegaso, contiene 7000 estrellas en un radio de 0,2 pc (una septima parte de la distancia del Sol a Proxima Centauri). Cumulo globular M15 en la constelacion de Pegaso

11 Cumulo globular M13 Cumulo globular M47 Tucan

12 Diagrama Colormagnitud del cúmulo NGC 362, incluyendo las observaciones del HST

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14 " Solo 146 cumulos se conocen en la Via Lactea. Algunos otros pueden estar ocultos por las nubes de polvo interestelar, pero lo mas probable es que el numero no sea mayor de 200. " Los cumulos globulares estan concentrados hacia el centro de la galaxia. El 60% se encuentra en las constelaciones de Sagitario, Escorpion y las constelaciones vecinas. Excepto en esta region del cielo, los cumulos globulares no estan concentrados hacia el plano de la Via Lactea; sino que estan distribuidso en toda la Galaxia. " Las diferencias entre un cumulo globular y un cumulo abierto se hacen evidentes cuando se comparan los diagramas HR de ambos cumulos. La SP principal de un cumulo globular termina para (B- V) alrededor de 0.4, lo que corresponde a la clase espectral F. " Otra caracteristica importante del diagrama HR de los globulares es que muestran claramente la rama horizontal. "Los cumulos globulares son pobres en metales. Sus metalicidades varian entre y 0.5 metalicidades solares. El bajo contenido de metales mueve la SP principal de los cumulos globulares hacia la izquierda en comparacion con estrellas de Poblacion I (el punto de quiebre de la SP se mueve hacia la clase espectral G despues de la correccion).

15 Diagrama Color Magnitud de NGC 104, mostrando claramente el punto de quiebre. Diagrama Color magnitud de NGC 5024

16 " Una vez corregida la SP de los cumulos globulares por el efecto de la metalicidad, se puede calcular la distancia a los cumulo por el metodo del ajuste de la SP. " La distancia a los cumulos globulares se puede calcular tambien utilizando la relacion Periodo-Luminosidad para las cefeidas W Vir y estrellas RR Lyr. " Los cumulos globulares se encuentran muy lejos a distancias que se miden en Kpc. El cumulo mas cercano, NGC 6397 esta a una distancia de 2.9 Kpc. El cumulo mas lejano, Pal 2 (Palomar 2) se encuentra a una distancia de 150 Kpc, mucho mas alla de los limites de la Galaxia impuestos por la distribucion de la gran mayoria de las estrellas. " Si se conoce la distancia es posible establecer una distribucion tridimensional del sistema de cumulos globulares. La mayoria son objetos de la poblacion II del halo galactico que rodea al disco. Un subsistema (alrededor del 20%) forman un disco grueso. Estos cumulos tienen una metalicidad mayor produciendo una clase intermedia entre las Poblaciones I y II. " Hace mas de 70 años, Harlow Shapley propuso que es centro de la distribucion del sistema de cumulos globulares coincide con el centro de la Galaxia.

17 Comparacion de diagramas color magnitud de dos cumulos globulares

18 Distribucion espacial de los cumulos Globulares en la Via Lactea

19 Diagrama Color Color de un cumulo globular sintetico con overshooting

20 Trazas evolutivas del mismo cumulo para metalicidades de 0.6 con 500 Myr y 10 Gyr

21 Comparacion de dos modelos, Fe/H = 0.13 con edades de 790 Myr (punteada) con overshooting y 560 (linea solida) normal

22 Diferentes modelos de isocronas superpuestos a los diagramas observacionales.