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X CANARY ISLANDS WINTER SCHOOL OF ASTROPHYSICS "Cúmulos Globulares" Curso: LOS CÚMULOS ESTELARES COMO PRUEBA DE LA EVOLUCIÓN ESTELAR
LA EDAD DE LOS CÚMULOS Tras muchos esfuerzos de los astrónomos en las últimas décadas, hoy se sabe que los cúmulos globulares se encuentran entre los objetos más antiguos el Universo, porque contienen algunas de las estrellas más viejas. Su forma, marcadamente esférica, indica que apenas giran; es más, las masas, luminosidades y radios de estos objetos son más o menos los mismos dondequiera que se encuentren. Esto indica que todos nacieron más o menos de la misma forma y alrededor de la misma época en expansión. Dado que no están girando, tienen que haberse formado a partir de nubes de gas que tenían muy poco o ningún giro y que podrían haber resultado de la fragmentación gravitatoria del gas primigenio en expansión, aún sin ionizar. Actualmente, comparando sus diagramas color-magnitud con cálculos basados en la teoría de la evolución estelar, es posible determinar la edad de estos objetos, elementos claves para estudiar el origen y la evolución de las galaxias. ¿Cuáles considera que han sido las aportaciones más importantes de los resultados de la investigación de los cúmulos globulares al conocimiento actual del Universo? ¿Qué tipo de información fundamental puede ser hallada exclusivamente estudiando los cúmulos globulares? "Hay que tener en cuenta que cada cúmulo globular representa una instantánea en la evolución de la materia de las galaxias y, en general, del Universo. Cuando interpretamos las observaciones en cuanto a la edad de los cúmulos y la composición química estamos trazando el mapa de la historia de la materia en nuestra Galaxia y en otras. Cada cúmulo nos dice que hace x años en determinado lugar de la Galaxia hubo una nube de gas con distribución x de especies nucleares. Por consiguiente, los cúmulos globulares son el indicio más buscado en esa "arqueología" del Universo, uno de los objetivos más fascinantes de la astrofísica. El estudio de cúmulos globulares nos proporcionará información clave sobre la evolución inicial de las galaxias espirales, como la nuestra, y sobre la evolución de los halos galácticos. Probablemente nos darán incluso más información sobre la historia de las galaxias irregulares elípticas y enanas, ampliando el mapa de la evolución de la materia en estos objetos. Como consecuencia, la edad y la composición de los cúmulos globulares están trazando ya límites estrictos a los modelos cosmológicos." ¿Cuál es la edad de los cúmulos globulares? ¿Cuánto estima que esta edad sea aun susceptible de variar? "Para los cúmulos globulares galácticos, la mejor aproximación está en torno a los 11.000 millones de años y me sorprendería si esta valoración oscilara más de ±2.000 millones de años. Me parece que ésta es la edad en que los cúmulos globulares comenzaron a aparecer en el Universo." ¿Cuáles son las incertidumbres más importantes de la física que sustenta las teorías de evolución estelar? ¿Cómo podrían afectar? "Hay dos tipos distintos de incertidumbres: las vinculadas a mecanismos macroscópicos y las relativas a nuestro conocimiento de física fundamental. Entre las primeras tenemos la convección, la sedimentación de elementos, la pérdida de masa y los modelos de atmósferas. En cuanto a la física fundamental existen incertidumbres en torno a los tres ingredientes básicos de cada modelo estelar, es decir, la ecuación de estado, las opacidades radiativas y la producción de energía. Es más, hay más dudas sobre la física adicional que afecta a las estrellas de la post Secuencia principal como, por ejemplo, la conducción de los electrones y el enfriamiento de los neutrinos. Por tanto, supongo que apenas se puede predecir la magnitud de una estrella con más precisión que ±0,1 mag. Desde mi punto de vista estamos ante un extraordinario éxito cualitativo de las teorías pero, al mismo tiempo, se nos plantean grandes dificultades a la hora de formular predicciones cualitativas firmes." ¿Cuál es, en estos momentos, el problema más interesante de su investigación en relación con el tema de la Escuela? "Junto con mi grupo de trabajo estamos abordando varios problemas interesantes, como el uso de la secuencia de enfriamiento de enanas blancas de cúmulos como reloj de referencia para la edad del cúmulo, o el uso de algunos detalles de la combustión del He (He burning clumps) en cúmulos no muy viejos como vela estándar. Sin embargo, la investigación más relevante de las que están en marcha es, probablemente, la equiparación entre los modelos evolutivos y las teorías pulsacionales para predecir las propiedades observacionales de las estrellas variables, lo que añade límites muy valiosos a la información que podemos derivar del diagrama color-magnitud." PERFIL VITTORIO CASTELLANI nació el 13 de marzo de 1937. Se licenció en Ciencias Físicas por la Universidad de "La Sapienza", en Roma, con la tesis sobre la "Aniquilación e+e- en el anillo de acumulación Frascati AdA". Poco después de presentar su tesis se unió al grupo de astrofísicos del Profesor Livio Gratton en Frascati, donde unos cuantos jóvenes (V. Caloi, C. Firmani, A. Renzini y el propio Castellani) decidieron comenzar a investigar en modelos estelares teóricos. Fue entonces cuando se enamoró de los cúmulos globulares, al observar la impresionante estructura de tan maravillosos sistemas estelares. A lo largo de los años, la investigación de las poblaciones estelares II y III se ha mantenido como el objetivo fundamental de sus investigaciones, que ha llevado a cabo con un grupo creciente de estudiantes y colaboradores, y que han acabado cubriendo, con algunos resultados relevantes, todas las fases evolutivas que se suponían en los cúmulos globulares: desde las estrellas de muy baja masa de la Secuencia Principal hasta las últimas fases de enfriamiento de las enanas blancas. Más recientemente han ampliado sus investigaciones a estrellas ricas y super-ricas en metales, dando como resultado algunas propiedades evolutivas inesperadas en estos objetos. Ha dedicado también algunos artículos al problema de los neutrinos solares y estelares y al Modelo Solar Estándar. En 1980 fue designado responsable del Departamento de Astrofísica de la Universidad de "La Sapienza"; posteriormente, dirigió el de Astrofísica Teórica y, desde hace poco, el Departamento de Física Estelar de la Universidad de Pisa. Autor de dos manuales de Astrofísica, se ha involucrado también en investigaciones de subsuelos naturales y artificiales, participando en varias misiones de carácter eminentemente arqueológico (Sahara marroquí, Grecia, Anatolia central, China occidental,... ¡incluso la Antártida!). En este contexto ha escrito varios artículos para un libro sobre "La civilización del agua" que aparecerá en breve en su edición original italiana. Castellani ha sido Presidente de la Sociedad Astronómica y de la Sociedad Espeleológica italiana, Director del Laboratorio de Astrofísica Espacial de Frascati, del Observatorio Astronómico de Téramo y del Instituto de Astronomía de la Universidad de Pisa. Como Galileo, es miembro de la Accademia Nazionale dei Lincei. |
