Por Francesco Mauro, investigador Instituto Milenio de Astrofísica y del Instituto de Astronomía de la Universidad Católica del Norte 

Los cúmulos estelares son un conjunto de estrellas nacidas a dentro de la misma nube molecular, enormes complejos de gas frío que existen dentro de las galaxias. La gravedad mutua las mantiene unidas a medida que envejecen, formando un claro sistema aislado. Existen dos tipos de cúmulos estelares: los cúmulos abiertos y los globulares. Los cúmulos globulares son típicamente más viejos y más compactos. Los cúmulos globulares galácticos tienen aproximadamente la misma edad de la Vía Láctea, por esta razón son usados para estudiar su formación y evolución.

Los astrónomos podemos medir el brillo intrínseco de las estrellas en una cierta longitud de onda (y lo llamamos “luminosidad”). También llamamos “color” a la diferencia entre la luminosidad en dos longitudes de onda diferentes (la razón es simple: una estrella azul será más luminosa en la parte azul del espectro que en la roja, y viceversa). El gráfico de la luminosidad de las estrellas versus su color es una poderosa herramienta de análisis que llamamos “diagrama color-luminosidad” (o diagrama color-magnitud si se usan magnitudes en vez de luminosidades). Cuando graficamos este diagrama para los miembros de un cúmulo globular, el gráfico queda caracterizado por grupos de “líneas” muy característicos. Las dos partes más brillantes son la rama de las gigantes rojas (estrellas que han agotado el hidrógeno en su carozo central y se preparan para quemar el helio), y la rama horizontal (estrellas que ya están quemando el helio en sus carozos centrales).

NGC6440 es un interesante cúmulo globular situado en la parte interior del bulbo galáctico. Muestra dos ramas horizontales con luminosidades ligeramente diferentes. Esta es una característica inusual presente solo en este y otros dos cúmulos globulares galácticos. La doble rama horizontal podría deberse a que las estrellas del cúmulo tienen una composición química ligeramente diferente, lo que podría deberse a su vez a ligeras inhomogeneidades en la nube molecular de la que se originó el cúmulo.

Para probar esta hipótesis, seleccionamos siete estrellas de la rama de las gigantes rojas a fin de determinar con precisión sus composiciones químicas vía el análisis de sus espectros. Esperábamos poder obtener información que nos permitiera entender mejor algunos detalles del entorno original de las estrellas y el proceso de formación del cúmulo.

Encontramos valores uniformes de composición química en los elementos del grupo del hierro (esto es: hierro y otros elementos químicos con número atómico parecido). Es decir, no hay variabilidad en contenido de elementos del grupo de hierro dentro del cúmulo. Sí encontramos heterogeneidades en la abundancia química de sodio y aluminio, y no encontramos la típica anticorrelación entre sodio y oxígeno, o aluminio y manganeso, que existe en los cúmulos globulares de nuestra galaxia. También, la abundancia de aquellos elementos químicos cuyos núcleos se forman uniendo núcleos de helio es similar a la de las estrellas del bulbo galáctico, y mayor a la que suelen mostrar cúmulos globulares similares.

La composición química global es semejante a la de las estrellas del bulbo galáctico, lo que sugiere que el cúmulo se formó a la par de ellas. La abundancia de sodio, aluminio, manganeso y elementos del grupo de hierro está determinada por las explosiones de distintos tipos de supernovas en la nube molecular originaria. El patrón abundancias químicas que descubrimos, que muestra pequeñas diferencias dentro de una genérica similaridad, sugiere que NGC6440 se formó muy al comienzo de la historia del bulbo galáctico en una zona de la nube molecular donde habían explotado muchas supernovas.

Diagrama color-magnitud de NGC 6440 usando datos del proyecto VVV. Las estrellas seleccionadas para el análisis espectroscópico están marcadas con círculos azules.