¿Cuáles son las estrellas más antiguas del universo y por qué aparecen algunas en la Vía Láctea?
Desde la antigüedad, las estrellas han sido símbolos de eternidad y perseverancia en la mente de las personas. ¡En nuestra vida limitada, nos resulta difícil ver que las estrellas en el cielo nocturno cambiarán mucho! Pero ahora sabemos que las estrellas también tienen edades, y también envejecen, enferman y mueren. En las galaxias del universo, algunas estrellas son bebés recién nacidos, mientras que otras son estrellas antiguas que se han formado desde el nacimiento del universo. Son equivalentes a la edad del universo. Entonces, ¿cuáles son las estrellas más antiguas del universo que conocemos actualmente? ¿Tendremos la oportunidad de encontrar en el futuro las primeras estrellas formadas tras el nacimiento del universo?
En primer lugar, encontramos el cúmulo estelar más antiguo según Heródoto.
Mirando hacia el cielo nocturno, hay decenas de miles de estrellas visibles a simple vista esparcidas en la noche oscura. Parecen diferentes formas y colores, algunas son muy deslumbrantes y otras son tenues. Algunas estrellas son azules, otras blancas, algunas amarillas, naranjas o incluso rojas. Los diferentes colores representan estrellas de diferentes tamaños y masas. Algunas de estas estrellas parpadean y cambian constantemente de brillo, mientras que otras son fuentes constantes de luz. Todo esto demuestra que las estrellas, al igual que nosotros los humanos, son diversas y ricas.
Sin embargo, lo que vemos no es necesariamente cierto. ¡La visión a veces nos hace tener ilusiones debido a la interferencia de algunos factores externos! Por ejemplo, las locas estrellas centelleantes en el cielo nocturno (como Sirio) están relacionadas con la turbulencia de la atmósfera terrestre y no tienen nada que ver con las propiedades inherentes de las estrellas mismas. La próxima vez que veamos una estrella parpadear, no es la luminosidad de la estrella en sí la que cambia, sino la atmósfera que perturba la luz de la estrella a medida que la estrella atraviesa la atmósfera.
Del mismo modo, algunas estrellas son más brillantes o más tenues que otras. Pero como las estrellas más alejadas de nosotros parecen más tenues, las estrellas más cercanas a nosotros parecen más brillantes. Por lo tanto, el brillo aparente de una estrella (lo brillante que parece) no representa el brillo intrínseco de la estrella (lo brillante que es en realidad). Pero el color de las estrellas es otra cuestión.
Una estrella azul y una estrella roja, sus colores no cambian debido a la distancia o la atmósfera. Las estrellas están formadas por protones, neutrones y electrones, que son materia normal calentada a temperaturas extremadamente altas por la fusión nuclear en su interior. Debido a la diferencia de temperatura, habrá diferencia de color. Cuando miramos a Betelgeuse a la derecha y a Betelgeuse a la izquierda, vemos que la diferencia de color que muestran es real.
Si pudiéramos saber a qué distancia está una estrella de nosotros (mediante métodos de paralaje, estrellas variables y supernovas de tipo 1A) y luego calcular su brillo intrínseco a partir de su brillo aparente, encontraríamos que existe un universo universal. e importante relación entre el color de una estrella y su magnitud, o brillo intrínseco.
Esta relación se llama diagrama de Hertzsprung-Russell y nos permite determinar en qué etapa del ciclo de vida de una estrella se encuentra actualmente. Para una estrella similar al Sol (una estrella con entre un 40% y un 400% de la masa del Sol), comenzará como una estrella de secuencia principal hasta que se agote el combustible de hidrógeno en el núcleo y cese la fusión nuclear. Luego, la estrella se iluminará, se expandirá y se enfriará ligeramente, convirtiéndose en el proceso en una subgigante (subgigante) más brillante. Con el tiempo, la estrella comenzará a fusionar helio en su núcleo y se convertirá en una verdadera gigante roja (gigante III), y el color de la estrella puede oscilar en varios puntos entre el rojo y el amarillo. Cuando se agote el helio del núcleo, las capas exteriores volarán hacia el espacio interestelar y el núcleo se reducirá hasta convertirse en una enana blanca más caliente pero significativamente más tenue.
Cuando observamos cúmulos de estrellas (cúmulos de estrellas) formados al mismo tiempo, dado que las estrellas de la secuencia principal más brillantes y más azules consumen combustible más rápido, podemos observar estrellas de la secuencia principal de diferentes masas en el cúmulo. ¿desaparecer? , o la aparición de subgigantes, puede determinar la edad de un grupo.
Para un cúmulo abierto, su edad varía desde aproximadamente 1 millón de años hasta algunos ejemplos muy antiguos, como NGC 188, que tiene aproximadamente 5 mil millones de años, ¡incluso más antiguo que nuestro Sol! Pero en muchos lugares podemos ver cúmulos de estrellas más antiguos que NGC 188.
Los cúmulos estelares globulares son uno de los objetos celestes más antiguos de todo el universo, como Messier 56 en la imagen de arriba. Su edad suele superar los 65.438+0,2 mil millones de años, y algunos cúmulos globulares superan los 65.438+0,3 mil millones de años, lo que se aproxima a la edad del universo mismo. De hecho, son reliquias de diferentes épocas del universo.
A partir de la abundancia de elementos pesados en las estrellas, encontramos las estrellas más antiguas conocidas.
Estudiar cúmulos estelares globulares es muy útil para mirar hacia atrás y comprender las primeras etapas del universo, ¡ya que los objetos más antiguos se formaron más cerca del Big Bang! Con el tiempo, a medida que generaciones de estrellas viven y mueren, las estrellas más pesadas reciclan el combustible quemado en el medio interestelar, formando la próxima generación de estrellas, que contendrá más elementos pesados.
Nuestro sol es una estrella formada hace 4.500 millones de años. Contiene alrededor de un 70% de hidrógeno, un 28% de helio y un 1-2% de helio. ¿Elementos pesados? (Refiriéndose a cualquier elemento más pesado que el helio). ¡Hay muy pocos elementos pesados en las estrellas porque los elementos pesados requieren que las estrellas se fusionen! Entonces, cuanto antes se forma una estrella, menos elementos pesados tiene, lo que significa que si medimos el contenido elemental de una estrella, podemos obtener información sobre su edad.
Las estrellas de Messier 56 tienen sólo el 1% de los elementos pesados del sol, lo que en astronomía se llama metalicidad. Hasta donde sabemos, hay dos estrellas en la Vía Láctea que son más antiguas que ella: una es HE 1523?0901, que contiene sólo el 0,1% del contenido metálico del Sol, mientras que la otra, que se cree que es la estrella más antigua que vive actualmente. , HD 140283, representa sólo el 0,4% del contenido de metal solar.
¿Cuál es la estrella más antigua del universo?
El problema a la hora de determinar la edad de una estrella es que con una sola estrella, no podemos conocer la historia completa de esa parte del universo cuando se formó esa estrella. ¿Por qué? Debido a que el universo era tan caótico cuando se formó su estructura, no podemos rastrear el origen de una estrella antigua.
¿Recuerdas cómo era el universo en sus inicios? Si no lo recuerdas claramente, deberías haber visto la siguiente imagen, que representa las fluctuaciones de temperatura perfectamente suaves en el universo primitivo.
Las áreas azules, o puntos fríos, son sólo un 0,003% más frías que la temperatura media y representan regiones más densas del universo, o áreas con una densidad de materia ligeramente superior a la media. Las áreas rojas, o puntos calientes, son sólo un 0,003% más calientes que el promedio y representan áreas menos densas del universo, o áreas donde la densidad de la materia es ligeramente menor que el promedio.
Con el tiempo, las áreas más densas atraen cada vez más materia primero. Las regiones más densas colapsan para formar estrellas, luego cúmulos de estrellas, luego pequeñas protogalaxias y, finalmente, grandes galaxias y cúmulos de estrellas.
La gravedad actúa primero en las escalas más pequeñas porque está limitada por la velocidad de la luz. Sin embargo, durante largos períodos de tiempo, incluso las regiones ultradensas más pequeñas, incluso aquellas regiones relativamente independientes, incluso aquellas regiones que formaron las estructuras más tempranas de todo el universo, eventualmente se fusionarán con otras regiones ultradensas.
Con el tiempo tendremos galaxias espirales y elípticas gigantes, así como algunas galaxias enanas y galaxias pequeñas, pero las estrellas que se formaron originalmente no existirán de forma independiente y no se verán afectadas. En otras palabras, las estrellas individuales del universo están mezcladas gravitacionalmente con otras estructuras.
Según nuestras mejores estimaciones, las primeras estrellas del universo pueden haberse formado entre 50 y 100 millones de años después del Big Bang, ¡o el universo tiene sólo entre el 0,3 y el 0,7% de su edad actual! Incluso en el futuro, cuando James Wyss lance el Telescopio Espacial Webb, no podremos ver lugares tan lejanos en el pasado. Entonces, independientemente de cuál de las 10 a 24 estrellas del universo sea la más antigua, es casi seguro que no podremos encontrar e identificar la estrella más antigua.
Pero lo que sabemos con seguridad es que algunas estrellas de la Vía Láctea pueden haberse originado en la era más antigua del universo, ¡que ciertamente se remonta a hace menos de 300 millones de años! Observamos todas las estrellas de la Vía Láctea. Las estrellas recién nacidas y las estrellas de la historia del universo están completamente mezcladas y no podemos distinguirlas. Esta es nuestra comprensión y comprensión actuales de las estrellas más antiguas del universo.