Carlos Saffe junto a un equipo de investigadores de nuestra Facultad y colaboradores de otras universidades publicaron un resultado de una investigación en el que proponen un novedoso método para conocer el origen de las diferencias químicas de las estrellas.
Para conocer y comprender el trabajo dialogamos con el Dr. Saffe.
¿De qué se trata este trabajo?
Podemos imaginar que las estrellas nacen adentro de una nube de gas muy grande. Las estrellas van creciendo en forma gradual, juntando gas que pertenece a la nube. Por lo general, se supone que este gas de la nube está muy mezclado. Por esto motivo, se esperaría que las distintas estrellas que se formen adentro de una misma nube, deberían presentar una composición química muy parecida entre sí. Por ejemplo, si observamos dos estrellas que han nacido juntas en la misma nube, deberíamos esperar que las dos tengan prácticamente la misma composición química.
El problema es que cuando miramos con mucha precisión, las estrellas que se han formado en la misma nube presentan diferencias en su composición, de ahí surge el problema de intentar explicar el origen de las mismas. Este problema lleva más de 20 años de cuestionamientos. ¿Cómo puede ser que estrellas que se formaron dentro de una misma nube, presenten diferencias en su composición?
Las diferencias observadas son leves pero detectables, y se han propuesto distintos modelos o escenarios a fin de explicar por qué existen estas diferencias.
Por ejemplo, hace un par de años se publicó un artículo en la revista Nature donde un grupo de investigadores (Dr. Spina, Observatorio de Pádova) apostaron fuertemente por el modelo de ingestión de planetas, que a grandes rasgos sería que cada una de esas estrellas puede tener planetas a su alrededor y a veces impactan sobre la estrella y producen un cambio en la composición.
Notablemente, nuestro resultado mostraría que el modelo de ingestión de planetas no es el más adecuado. Lo que vimos es que las estrellas son diferentes unas de otras, pero no porque caen planetas sobre las estrellas, sino porque el material original de la nube donde se forman no está perfectamente mezclado, como la gente pensaba en un principio. Este modelo es conocido como las “diferencias primordiales”.
Lo que nosotros proponemos, por primera vez, es una forma de poder “separar” o elegir cuál es el escenario correcto que explica las diferencias. No hay antecedentes de otro método similar en la literatura. Y luego, al aplicar nuestro método por primera vez, el resultado fue sorprendente: resultó el modelo de diferencias primordiales, que no era el escenario más esperado. En este sentido, nuestro resultado se opone al publicado recientemente en la revista Nature.
En otras palabras, nosotros mostramos que en realidad la mezcla de gas dentro de la nube donde se formaron las estrellas no era perfecta. No serían los planetas los que modifican la composición química de las estrellas, sino que la composición química de las estrellas desde un principio ya era distinta, debido a las diferencias primordiales.
¿Cómo hicieron las observaciones?
Para este trabajo se necesita muy alta precisión, y eso es otro punto interesante. Utilizamos el telescopio Gemini, el cual consiste en un colector de luz de la clase de 8 metros. Somos afortunados en tener acceso a este telescopio, ya que es uno de los instrumentos de mayor calidad que disponen los astrofísicos de hoy en día. Utilizamos el telescopio en conjunto con el nuevo espectrógrafo GHOST, el cual jugó un papel fundamental, ya que nos permitió alcanzar la precisión necesaria para el estudio. También vale la pena mencionar que este es el 1er estudio realizado por investigadores argentinos utilizando GHOST.
¿Por qué es importante conocer la composición química de las estrellas?
La composición química puede afectar a las estrellas de muchas formas diferentes. Pero uno de los aspectos más interesantes, es que la composición química de las estrellas está relacionada con los tipos de planetas que orbitan alrededor de aquellas.
Por ejemplo, en el año 2005 se encontró la llamada “correlación planeta-metalicidad”. Según esta correlación, aquellas estrellas que presenten un mayor contenido en metales (como por ejemplo el hierro), tienen mayores probabilidades de tener orbitando un planeta gigante gaseoso, similar a nuestro Júpiter. Es decir, a medida que las estrellas son cada vez más metálicas, presentan cada vez más hierro en sus atmósferas, entonces tendrán mayor probabilidad de tener orbitando alrededor un planeta parecido a Júpiter. De este modo, hay una conexión directa entre la química de las estrellas y los planetas que las rodean, lo cual lo hace muy interesante.
Estudiando la composición química de las estrellas, se puede estimar (en forma estadística) cuál será el tipo de planeta que puede presentar cada estrella. Y esto estará finalmente vinculado a las condiciones para la vida que se puede desarrollar en cada uno. De este modo, vemos entonces que la composición química puede ser muy importante.
¿Qué consecuencias puede traer este trabajo a futuro?
Creemos que nuestro trabajo tendrá distintas consecuencias. Por un lado, como hemos propuesto un nuevo método para identificar cuál es el modelo que explica las diferencias químicas, nuestro interés es básicamente aplicar el método a otras estrellas y ver lo que resulta. Además, este método lo puede aplicar cualquier otro astrofísico, lo cual estaría muy bien.
Una consecuencia muy interesante de nuestro trabajo tiene que ver con nuestro propio Sol. Desde hace varios años, se sabe que el Sol presenta una falta de elementos refractarios, cuando lo comparamos respecto de otras estrellas similares (llamadas gemelos solares). En este caso, no se sabe por qué a la atmósfera del Sol le faltan estos elementos refractarios. Nuestro estudio podría fácilmente extenderse también a buscar una posible solución a este problema, lo cual sería muy interesante. Concretamente, nuestro método aplicado al caso del Sol, podría determinar si la falta de refractarios se debe a un origen primordial, o bien, si la falta fue provocada en forma posterior al nacimiento del Sol.
Otra consecuencia de nuestro trabajo está relacionada al llamado “chemical tagging”, es decir, el etiquetado químico. El “tagging” consiste determinar dónde nació una estrella, analizando solamente su composición química. El trabajo que acabamos de publicar, permitirá establecer un límite real de aplicación al método del “tagging” de estrellas, lo cual podría ser también de relevancia.
Autores del Trabajo de la FCEFN:
Carlos Saffe, Profesor FCEFN/ICATE, Argentina
Paula Miquelarena, Profesora FCEFN y Becaria ICATE, Argentina
José Alacoria, Doctorando FCEFN y Becario ICATE, Argentina
Matías Flores, Profesor FCEFN/ICATE, Argentina
Eric González, Profesor y Doctorando FCEFN, OAFA, Argentina
Ana Collado, Profesor FCEFN/ICATE, Argentina
Otros colaboradores:
Emiliano Jofré, Observatorio Astronómico de Córdoba, Argentina
Eder Martioli, Laboratorio Nacional de Astrofísica, Brasil
Jhon Yana Galarza, Carnegie Institution for Science, USA
Marcelo Jaque Arancibia, Universidad de La Serena, Chile
Rodolfo Angeloni, NOIRLabs, La Serena, Chile
El trabajo ya se encuentra disponible online dentro de Astronomy & Astrophysics Letters: https://doi.org/10.1051/0004-6361/202449263
