El Hubble desvela el misterio de las estrellas que engañan al tiempo

Algunas estrellas parecen desafiar las leyes del envejecimiento cósmico. Brillan con un azul intenso en el corazón de cúmulos estelares antiquísimos, donde todas sus compañeras muestran ya los achaques de miles de millones de años.

Son las llamadas rezagadas azules (blue straggler stars en inglés), y durante más de siete décadas, han desconcertado a los astrónomos. ¿Cómo pueden parecer tan jóvenes en un vecindario tan viejo?

Ahora, un equipo internacional de investigadores ha encontrado la respuesta utilizando el telescopio espacial Hubble de la NASA y la Agencia Espacial Europea (ESA). Y el hallazgo contradice lo que muchos científicos sospechaban: estas estrellas no rejuvenecen por choques violentos con otras estrellas, sino gracias a algo mucho más sutil: la vida en pareja.

Un enigma de 70 años

Las blue stragglers son estrellas que destacan en los cúmulos globulares, agrupaciones esféricas de cientos de miles de estrellas que orbitan alrededor del centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Estos cúmulos son verdaderos fósiles cósmicos: todas sus estrellas nacieron aproximadamente al mismo tiempo, hace entre 10.000 y 13.000 millones de años.

Según la teoría estándar de evolución estelar, todas deberían estar en fases similares de su ciclo vital. Sin embargo, las blue stragglers aparecen más calientes, más masivas y, sobre todo, más azules que sus vecinas, características propias de estrellas mucho más jóvenes. Su mera existencia contradice lo que sabemos sobre cómo envejecen las estrellas.

Un censo sin precedentes

Francesco R. Ferraro, profesor de la Universidad de Bolonia (Italia) y director del estudio publicado en la revista Nature Communications, lideró un equipo que analizó observaciones ultravioletas del Hubble de 48 cúmulos globulares de la Vía Láctea.

El resultado: el catálogo más completo jamás elaborado de estas estrellas enigmáticas, con más de 3.400 ejemplares identificados.

Los cúmulos estudiados presentan condiciones ambientales muy diversas, desde sistemas muy dispersos hasta otros extremadamente densos, donde las estrellas se apiñan en espacios reducidos. Esta variedad resultó clave para descifrar el misterio.

La sorpresa: menos multitudes, más juventud

Los investigadores esperaban encontrar más blue stragglers en los cúmulos densos, donde las colisiones estelares son más probables. La lógica parecía sencilla: si las estrellas chocan, podrían fusionarse y crear objetos más masivos que parecieran jóvenes.

Pero los datos mostraron exactamente lo contrario. Los ambientes densos albergan menos rezagadas azules.

En cambio, estas estrellas abundan en cúmulos de baja densidad, donde las estrellas tienen más espacio y las parejas estelares (sistemas binarios) pueden sobrevivir sin ser perturbadas.

Según documenta el estudio, la frecuencia específica de blue stragglers (es decir, su número por unidad de luminosidad) puede variar hasta en un factor de veinte entre diferentes cúmulos.

Los entornos de baja densidad pueden albergar docenas de estas estrellas por cada unidad de luz muestreada, mientras que en los cúmulos más densos apenas se cuentan unas pocas.

La clave está en la pareja

El equipo descubrió una correlación estrecha entre la abundancia de blue stragglers y la fracción de sistemas binarios en cada cúmulo.

Las estrellas binarias son parejas de estrellas que orbitan mutuamente. En estos sistemas, una estrella puede succionar material de su compañera o incluso fusionarse con ella, ganando combustible fresco que le permite brillar con más intensidad y adquirir ese característico color azul.

"Este trabajo muestra que el entorno juega un papel relevante en la vida de las estrellas", explica Ferraro. "Las blue stragglers están íntimamente conectadas a la evolución de los sistemas binarios, pero su supervivencia depende de las condiciones en las que viven".

En los cúmulos densos, los encuentros gravitatorios frecuentes entre estrellas pueden destruir las parejas antes de que tengan tiempo de generar una blue straggler. En ambientes más tranquilos, las binarias sobreviven y las estrellas rejuvenecidas prosperan.

Enrico Vesperini, investigador de la Universidad de Indiana (Estados Unidos) y coautor del estudio, lo resume así: "Los cúmulos estelares abarrotados no son un lugar amigable para las relaciones de pareja estelares. Donde el espacio escasea, las binarias pueden ser destruidas más fácilmente y las estrellas pierden su oportunidad de mantenerse jóvenes".

Una afirmación que quizás podría extrapolarse a otros muchos contextos más allá de los astronómicos.

Datos que cierran el círculo

Los investigadores fueron más allá de identificar correlaciones. Comprobaron matemáticamente que las relaciones observadas entre la fracción de binarias y las propiedades ambientales de los cúmulos (densidad central, tasa de colisiones, edad dinámica) reproducen con precisión las tendencias encontradas para las blue stragglers.

Cuando aplicaron el mismo análisis a otras poblaciones estelares normales (estrellas de la rama horizontal o del punto de inflexión de la secuencia principal), los resultados fueron totalmente inconsistentes.

Esta coherencia matemática refuerza la conclusión de que las blue stragglers tienen un origen principalmente binario y que su demografía refleja directamente la población de sistemas dobles en cada entorno.

Estudios espectroscópicos recientes de los cúmulos NGC 3201 y 47 Tucanae, citados en el artículo científico, confirman esta conexión. En NGC 3201, un cúmulo de baja densidad, la proporción entre blue stragglers binarias y solitarias es 1,35. En 47 Tucanae, mucho más denso, esa proporción cae a 0,12: diez veces menor.

El papel único del Hubble

La capacidad del telescopio espacial Hubble para resolver estrellas individuales en cúmulos abarrotados y observarlas en luz ultravioleta fue esencial para este descubrimiento.

En esas longitudes de onda, las blue stragglers destacan con claridad frente a las gigantes rojas que dominan la luz visible de estos sistemas antiguos.

Barbara Lanzoni, también de la Universidad de Bolonia y coautora del trabajo, destaca la importancia del hallazgo: "Este trabajo nos da una nueva forma de entender cómo evolucionan las estrellas durante miles de millones de años. Muestra que incluso la vida de las estrellas está moldeada por su entorno, de manera similar a los sistemas vivos en la Tierra".

Un nuevo capítulo en la evolución estelar

Más allá de resolver un enigma de décadas, este estudio abre nuevas vías para comprender cómo interactúan las estrellas, cómo envejecen y, en ocasiones, cómo encuentran formas de comenzar de nuevo.

También plantea nuevas preguntas para los teóricos: ¿qué fracción de blue stragglers se forma por evolución tranquila de binarias frente a colisiones mediadas por encuentros dinámicos? ¿Cómo afecta exactamente la densidad ambiental a la formación y destrucción de sistemas binarios?

Como señalan los autores en su artículo, "ahora se necesitan nuevas investigaciones teóricas y simulaciones para describir adecuadamente los efectos del entorno sobre los sistemas binarios y su papel en la generación de blue stragglers".

Lo que sí queda claro es que el cosmos, una vez más, ha demostrado que la realidad puede ser más sutil y sorprendente que nuestras expectativas.

En el caso de las estrellas que desafían el envejecimiento, el secreto no estaba en la violencia, sino en el compañerismo.