Recuperando historias de formación estelares: Resolviendo lo no resuelto

En astronomía estudiamos objetos que se encuentran a distancias que se escapan al entendimiento humano. El espacio entre nosotros y los sistemas estudiados no se mide en centímetros ni metros, ni siquiera en kilómetros. ¡El espacio que nos separa de los astros se mide en años luz! Es decir, usamos como unidad espacial el espacio que recorre la luz en un año (luz que viaja a la impresionante velocidad de 300000 km/s). En particular, en astronomía galáctica estudiamos galaxias: sistemas que, simplificando mucho, están formados por miles de millones de estrellas, y enormes cantidades de gas y polvo (así como por materia oscura). Como os podéis imaginar, la composición y propiedades de dichos sistemas es uno de los principales problemas que hoy día abordamos en astrofísica. Unos astrofísicos se encargarán de estudiar la componente gaseosa, otros las estrellas, habrá quién se dedique a la zona central en busca de estructuras o agujeros negros supermasivos y habrá quién lo haga en rangos muy dispares del espectro electromagnético (radios, infrarrojo, rayos X, etc.). Lo que está claro es que todos estaremos intentando responder a las mismas preguntas pero desde puntos de vista distintos: Cómo se han llegado a formar estas estructuras y por qué poseen las características que hoy observamos. En esta entrada nos centraremos en el estudio de la componente estelar, es decir, las estrellas que conforman estos sistemas.

NGC4414 es una galaxia espiral (comparable a  nuestra Vía Láctea)
que está formada por miles de millones de estrellas. Sin embargo, debido
a la gran distancia  que nos separa de ella (63 millones de años-luz) no
podemos distinguir las estrellas individuales que la componen (ver zoom).
Cada pixel de esta imagen nos muestra la luz proveniente de millones de
estrellas. Crédito: hubblesite.org. Montaje propio.

En las galaxias más cercanas podremos discernir estrellas individuales, pudiendo así hacer censos estelares con "sencillas" observaciones y apoyándonos en las actuales teorías de evolución estelar (análisis de diagramas Color-Magnitud, como el famoso diagrama HR). De esta manera seremos capaces de entender lo que conocemos como sus  "historias de formación estelar", es decir, cómo han ido formando estrellas estos sistemas a lo largo de su vida. Sin embargo, ¿qué sucede con objetos que se encuentren más alejados? ¿Qué sucede con las galaxies en las que no podemos resolver estrellas individualmente? ¿No las estudiamos? Nada más lejos de la realidad, la diferencia radicará en las técnicas utilizadas, pero seguiremos estando interesados en el estudio de su composición y su historia de formación estelar. Pero el problema es evidente… ¿Son fiables estas técnicas de obtención del contenido estelar utitilizando información “integrada”? 

Por si no nos damos cuenta de la repercusión de la pregunta pongamos un ejemplo del día a día. Estadio Santiago Bernabéu, Madrid. Octavos de final de la Champions league. 80000 espectadores llenan las gradas del estadio. A las puertas, un grupo de sociólogos realizan una encuenta, persona a persona, sobre su sexo y estatura. Como resultado encuentran que el 55% de los presentes son hombres, el 45% restante mujeres. De la misma manera, encuentran la estatura promedia para hombres y mujeres (pongamos 1.80 m para los hombre y 1.70 m para las mujeres, soy astrofísico, me he inventado estos datos :). ¿Imagináis ser capaces de obtener los mismos resultados pero usando como únicos datos una imagen tomada a 5 kilómetros de distancia? Ni que decir tiene que en dicha imagen no se ve más que una "mancha" multicolor.

A la izquierda podemos ver una imagen de la conocida como Gran Nube de Magallanes. A la derecha una imagen de la zona central de la que tenemos datos de estrellas individuales (datos del Telescopio Espacial Hubble, rojo) y datos en los que lo hemos mezclado todo como si no fuésemos capaces de diferenciar estrellas individuales (espectro integrado, azul). El análisis de las poblaciones resueltas (Hubble) y de las poblaciones integradas arrojan los mismos resultados. Demostrando que ambas técnicas, aunque muy diferentes son compatibles.

Pues eso es exactamente lo que comprobamos en un artículo publicado en 2015. Las técnicas de análisis de poblaciones integradas (el estudio de la mancha multicolor en nuestro símil) arrojan los mismos resultados que el análisis detallado de poblaciones resueltas (la encuesta a la entrada del estadio realizada por los sociólogos en nuestro ejemplo). Este hallazgo aumenta considerablemente el grado de confianza que teníamos en lo que conocíamos sobre sistemas localizados más allá de nuestra vecindad galáctica (el Grupo Local). 

Más información en:

1- “Recovering star formation histories: Integrated-light analyses vs. stellar colour-magnitude diagrams”, 2015, T. Ruiz-Lara; I. Pérez; C. Gallart; D. Alloin y colaboradores, A&A, 583, 60.