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Híades (cúmulo estelar)

Las Híades ( / ˈh aɪ . ə d iː z / ; griego Ὑάδες, también conocidas como Caldwell 41 , Collinder 50 o Melotte 25 ) es el cúmulo abierto más cercano y uno de los cúmulos estelares mejor estudiados . Ubicado a unos 153 años luz (47 parsecs) [1] [2] [3] [4] de distancia del Sol , consiste en un grupo aproximadamente esférico de cientos de estrellas que comparten la misma edad, lugar de origen, características químicas y movimiento a través del espacio. [1] [5] Desde la perspectiva de los observadores en la Tierra , el cúmulo de las Híades aparece en la constelación de Tauro , donde sus estrellas más brillantes forman una forma de "V" junto con la aún más brillante Aldebarán . Sin embargo, Aldebarán no está relacionada con las Híades, ya que está ubicada mucho más cerca de la Tierra (65 años luz) y simplemente se encuentra a lo largo de la misma línea de visión.

Las cinco estrellas más brillantes de las Híades han consumido el combustible de hidrógeno en sus núcleos y ahora están evolucionando hacia estrellas gigantes . [6] Cuatro de estas estrellas, con designaciones de Bayer Gamma , Delta 1 , Epsilon y Theta Tauri , forman un asterismo que tradicionalmente se identifica como la cabeza de Tauro el Toro. [6] La quinta de estas estrellas es Theta 1 Tauri, una compañera cercana a simple vista de la más brillante Theta 2 Tauri. Epsilon Tauri, conocida como Ain (el "Ojo del Toro"), tiene un candidato a exoplaneta gigante gaseoso , [7] el primer planeta que se encuentra en un cúmulo abierto.

Se estima que la edad de las Híades es de unos 625 millones de años. [1] El núcleo del cúmulo, donde las estrellas están más densamente agrupadas, tiene un radio de 8,8 años luz (2,7 parsecs), y el radio de marea del cúmulo (donde las estrellas se ven más fuertemente influenciadas por la gravedad de la galaxia circundante, la Vía Láctea ) es de 33 años luz (10 parsecs). [1] Sin embargo, alrededor de un tercio de las estrellas miembro confirmadas se han observado bastante fuera de este último límite, en el halo extendido del cúmulo; estas estrellas probablemente estén en proceso de escapar de su influencia gravitatoria. [1]

Ubicación y movimiento

El cúmulo está lo suficientemente cerca del Sol como para que su distancia pueda medirse directamente observando la cantidad de desplazamiento de paralaje de las estrellas que lo componen a medida que la Tierra orbita alrededor del Sol. Esta medición se ha realizado con gran precisión utilizando el satélite Hipparcos y el telescopio espacial Hubble . Un método alternativo para calcular la distancia es ajustar los miembros del cúmulo a un diagrama de color-magnitud infrarrojo estandarizado para estrellas de su tipo, y utilizar los datos resultantes para inferir su brillo intrínseco. Comparar estos datos con el brillo de las estrellas tal como se ven desde la Tierra permite estimar sus distancias. Ambos métodos han arrojado una estimación de la distancia de 153 años luz (47 parsecs) al centro del cúmulo. [1] [2] [3] [4] El hecho de que estas mediciones independientes coincidan hace que las Híades sean un peldaño importante en el método de la escalera de distancias cósmicas para estimar las distancias de los objetos extragalácticos. [ cita requerida ]

Las estrellas de las Híades están más enriquecidas en elementos más pesados ​​que el Sol y otras estrellas ordinarias en el vecindario solar , con una metalicidad general del cúmulo medida en +0,14. [1] El cúmulo de las Híades está relacionado con otros grupos estelares en las proximidades del Sol. Su edad, metalicidad y movimiento propio coinciden con los del cúmulo de Praesepe , más grande y distante , [8] y las trayectorias de ambos cúmulos se pueden rastrear hasta la misma región del espacio, lo que indica un origen común. [9] Otro asociado es la Corriente de las Híades , una gran colección de estrellas dispersas que también comparten una trayectoria similar con el cúmulo de las Híades. Resultados recientes han encontrado que al menos el 15% de las estrellas en la Corriente de las Híades comparten la misma huella química que las estrellas del cúmulo de las Híades. [10] Sin embargo, se ha demostrado que alrededor del 85% de las estrellas en la Corriente de las Híades no tienen ninguna relación con el cúmulo original debido a su diferente edad y metalicidad; Su movimiento común se atribuye a los efectos de marea de la barra giratoria masiva en el centro de la galaxia de la Vía Láctea . [11] Entre los miembros restantes de la Corriente de las Híades, la estrella anfitriona del exoplaneta Iota Horologii ha sido propuesta recientemente como un miembro escapado del cúmulo primordial de las Híades. [12]

Las Híades no están relacionadas con otros dos grupos estelares cercanos, las Pléyades y la Corriente de la Osa Mayor , que son fácilmente visibles a simple vista en cielos claros y oscuros.

Astrometria

Un estudio de Gaia DR1 de 2018 del cúmulo de las Híades determinó una velocidad de grupo (U, V, W) de (−41,92 ± 0,16, −19,35 ± 0,13, −1,11 ± 0,11) km/seg, basada en las velocidades espaciales de las 138 estrellas centrales. [13]

Un estudio Gaia DR2 de 2019 encuentra una velocidad de grupo (U, V, W) de (−42,24, −19,00, −1,48) km/seg, en estrecha concordancia con la derivación de DR1 de 2018. [14]

Otro estudio DR2 de 2019 se centró en mapear la topología 3D y las velocidades del cuerpo principal de las Híades hasta 30 pársecs, e incluyó también miembros subestelares. Identificaron 1764 candidatos a miembros, incluidas 10 enanas marrones y 17 enanas blancas. Las enanas blancas incluían 9 estrellas individuales y 4 sistemas binarios. [15]

Un estudio de Hyades de 2022 que utilizó Gaia EDR3 derivó una velocidad de grupo (U, V, W) de (-42,11 ± 6,50, - 19,09 ± 4,37, -1,32 ± 0,44) km/seg, también con estrecha concordancia con los estudios DR1 y DR2. [16]

Historia

Junto con el otro llamativo cúmulo estelar abierto de las Pléyades , las Híades forman la Puerta Dorada de la Eclíptica , conocida desde hace varios miles de años.

En la mitología griega, las Híades eran las cinco hijas de Atlas y medio hermanas de las Pléyades . Tras la muerte de su hermano, Hyas, las hermanas llorosas se transformaron en un cúmulo de estrellas que luego se asoció con la lluvia. [17]

El cúmulo de las Híades es un objeto visible a simple vista desde tiempos prehistóricos. Es mencionado por numerosos autores clásicos, desde Homero hasta Ovidio . [18] En el Libro 18 de la Ilíada, las estrellas de las Híades aparecen junto con las Pléyades , la Osa Mayor y Orión en el escudo que el dios Hefesto hizo para Aquiles . [19]

En Inglaterra, el grupo era conocido como "April Rainers" por su asociación con las lluvias de abril, como se registra en la canción popular " Green Grow the Rushes, O ".

El cúmulo fue probablemente catalogado por primera vez por Giovanni Battista Hodierna en 1654, y posteriormente apareció en muchos atlas estelares de los siglos XVII y XVIII. [18] Sin embargo, Charles Messier no incluyó a las Híades en su catálogo de objetos del cielo profundo de 1781. [18] Por lo tanto, carece de un número Messier, a diferencia de muchos otros cúmulos abiertos más distantes, por ejemplo, M44 (Praesepe), M45 ( Pléyades ) y M67 .

En 1869, el astrónomo RA Proctor observó que numerosas estrellas a grandes distancias de las Híades comparten un movimiento similar a través del espacio. [20] En 1908, Lewis Boss informó de casi 25 años de observaciones que apoyaban esta premisa, argumentando la existencia de un grupo de estrellas en movimiento conjunto al que llamó Corriente de Tauro (ahora conocida generalmente como Corriente de las Híades o Supercúmulo de las Híades). Boss publicó un gráfico que trazaba los movimientos de las estrellas dispersas hasta un punto común de convergencia. [21]

En la década de 1920, la idea de que las Híades compartían un origen común con el cúmulo de Praesepe estaba muy extendida, [22] y Rudolf Klein-Wassink señaló en 1927 que los dos cúmulos estaban "probablemente relacionados cósmicamente". [23] Durante gran parte del siglo XX, el estudio científico de las Híades se centró en determinar su distancia, modelar su evolución, confirmar o rechazar candidatos a miembros y caracterizar estrellas individuales.

Morfología y evolución

Todas las estrellas se forman en cúmulos, pero la mayoría de ellos se desintegran menos de 50 millones de años después de que concluye la formación estelar. [24] El término astronómico para este proceso es " evaporación ". Sólo los cúmulos extremadamente masivos, que orbitan lejos del centro galáctico , pueden evitar la evaporación en escalas de tiempo extensas. [25] Como uno de esos supervivientes, el cúmulo de las Híades probablemente contenía una población de estrellas mucho mayor en su infancia. Las estimaciones de su masa original varían de 800 a 1.600 veces la masa del Sol ( M ☉ ), lo que implica un número aún mayor de estrellas individuales. [26] [27]

Poblaciones estelares

La teoría predice que un cúmulo joven de este tamaño debería dar origen a estrellas y objetos subestelares de todos los tipos espectrales, desde enormes y calientes estrellas O hasta tenues enanas marrones . [27] Sin embargo, los estudios de las Híades muestran que es deficiente en estrellas en ambos extremos de masa. [5] [28] A una edad de 625 millones de años, el punto de apagado de la secuencia principal del cúmulo es de aproximadamente 2,3  M ☉ , lo que significa que todas las estrellas más pesadas han evolucionado en subgigantes, gigantes o enanas blancas , mientras que las estrellas menos masivas continúan fusionando hidrógeno en la secuencia principal. [26] Amplios estudios han revelado un total de 8 enanas blancas en el núcleo del cúmulo, [29] correspondientes a la etapa evolutiva final de su población original de estrellas de tipo B (cada una de aproximadamente 3  M ☉ ). [26] La etapa evolutiva anterior está representada actualmente por los cuatro gigantes rojos del cúmulo. Su tipo espectral actual es K0 III, pero todas son en realidad "estrellas A retiradas" de alrededor de 2,5  M ☉ . [7] [30] [31] Una "gigante blanca" adicional de tipo A7 III es la primaria de θ 2 Tauri , un sistema binario que incluye una compañera menos masiva de tipo espectral A; este par está visualmente asociado con θ 1 Tauri , una de las cuatro gigantes rojas, que también tiene una compañera binaria de tipo A. [30] [32]

La población restante de miembros confirmados del cúmulo incluye numerosas estrellas brillantes de tipos espectrales A (al menos 21), F (alrededor de 60) y G (alrededor de 50). [1] [28] Todos estos tipos de estrellas están concentrados mucho más densamente dentro del radio de marea de las Híades que dentro de un radio equivalente de 10 parsecs de la Tierra. En comparación, nuestra esfera local de 10 parsecs contiene solo 4 estrellas A, 6 estrellas F y 21 estrellas G. [33]

La cohorte de estrellas de menor masa de las Híades (tipos espectrales K y M) sigue siendo poco conocida, a pesar de la proximidad y la larga observación. Se han confirmado al menos 48 enanas K, junto con alrededor de una docena de enanas M de tipos espectrales M0-M2. [1] [28] [34] En el pasado se han propuesto enanas M adicionales. [35] Esta deficiencia en la parte inferior del rango de masas contrasta fuertemente con la distribución de estrellas dentro de 10 parsecs del Sistema Solar, donde se conocen al menos 239 enanas M, que comprenden alrededor del 76% de todas las estrellas vecinas. [33] En estudios más recientes se descubrieron más miembros de baja masa. Esto se debe a búsquedas dirigidas [5] [36] y a una mejora en las búsquedas de movimiento propio . [37] [38] [39] Aproximadamente 35 enanas marrones de tipo L (7 [36] [40] +1 [37] +8 [41] +6 [38] +3 [42] +4 [ 43] +3 [42] [44] +3 [39] ) y 15 de tipo T (2 [5] +1 [45] +3 [38] +1 [ 42] +4 [43] +4 [46] ) se informan actualmente como miembros o candidatos del cúmulo de las Híades. Mientras tanto, Gaia DR2 permitió la identificación de 710 miembros del cúmulo dentro de 30 parsec, incluidos 23 candidatos con masas estimadas entre 60 y 80 M J . [47]

Segregación masiva

La distribución observada de los tipos estelares en el cúmulo de las Híades demuestra una historia de segregación de masas . Con la excepción de sus enanas blancas, los dos pársecs centrales del cúmulo (6,5 años luz) contienen solo sistemas estelares de al menos 1  M ☉ . [1] Esta estrecha concentración de estrellas pesadas le da a las Híades su estructura general, con un núcleo definido por sistemas brillantes y muy compactos y un halo que consiste en estrellas más separadas en las que son comunes los tipos espectrales posteriores. El radio del núcleo es de 2,7 pársecs (8,8 años luz, un poco más que la distancia entre el Sol y Sirio ), mientras que el radio de media masa, dentro del cual está contenida la mitad de la masa del cúmulo, es de 5,7 pársecs (19 años luz). El radio de marea de diez pársecs (33 años luz) representa el límite exterior promedio de las Híades, más allá del cual es poco probable que una estrella permanezca ligada gravitacionalmente al núcleo del cúmulo. [1] [26]

La evaporación estelar se produce en el halo del cúmulo a medida que las estrellas más pequeñas se dispersan hacia el exterior por las estrellas más masivas que se encuentran en el interior. Luego, pueden perderse del halo debido a las mareas ejercidas por el núcleo galáctico o a los choques generados por las colisiones con nubes de hidrógeno a la deriva. [25] De esta manera, las Híades probablemente perdieron gran parte de su población original de enanas M, junto con un número sustancial de estrellas más brillantes.

Multiplicidad estelar

Otro resultado de la segregación de masas es la concentración de sistemas binarios en el núcleo del cúmulo. [1] [28] Más de la mitad de las estrellas F y G conocidas son binarias, y se ubican preferentemente dentro de esta región central. Al igual que en el vecindario solar inmediato, la binariedad aumenta con el aumento de la masa estelar. La fracción de sistemas binarios en las Híades aumenta del 26% entre las estrellas de tipo K al 87% entre las estrellas de tipo A. [28] Las binarias de las Híades tienden a tener pequeñas separaciones, con la mayoría de los pares binarios en órbitas compartidas cuyos semiejes mayores son menores a 50 unidades astronómicas . [48] Aunque la proporción exacta de sistemas únicos a múltiples en el cúmulo sigue siendo incierta, esta proporción tiene implicaciones considerables para nuestra comprensión de su población. Por ejemplo, Perryman y sus colegas enumeran alrededor de 200 miembros de las Híades de alta probabilidad. [1] Si la fracción binaria es del 50%, la población total del cúmulo sería de al menos 300 estrellas individuales.

Evolución futura

Los estudios indican que el 90% de los cúmulos abiertos se disuelven en menos de mil millones de años desde su formación, mientras que sólo una pequeña fracción sobrevive durante la edad actual del Sistema Solar (unos 4.600 millones de años). [25] Durante los próximos cientos de millones de años, las Híades seguirán perdiendo masa y miembros a medida que sus estrellas más brillantes evolucionen fuera de la secuencia principal y sus estrellas más tenues se evaporen del halo del cúmulo. Con el tiempo, podría quedar reducido a un remanente que contenga alrededor de una docena de sistemas estelares, la mayoría de ellos binarios o múltiples, que seguirán siendo vulnerables a las fuerzas disipativas en curso. [25]

Las estrellas más brillantes

Estrellas brillantes en el núcleo del cúmulo de las Híades

Esta es una lista de estrellas miembros del cúmulo de las Híades que son de cuarta magnitud o más brillantes. [49]

Planetas

Se ha descubierto que cuatro estrellas en las Híades albergan exoplanetas . Epsilon Tauri tiene un planeta superjoviano , que fue el primer planeta descubierto en un cúmulo abierto. [7] HD 285507 tiene un Júpiter caliente , [50] K2-25 tiene un planeta del tamaño de Neptuno, [51] y K2-136 tiene un sistema de tres planetas. [52] Otra estrella, HD 283869, también puede albergar un planeta, pero esto no ha sido confirmado ya que solo se ha detectado un tránsito. [53]

En la cultura

En las obras de Robert W. Chambers , HP Lovecraft y otros, la ciudad ficticia de Carcosa está ubicada en un planeta de las Híades.

Un artículo arqueoastronómico de 2018 sugirió que las Híades pueden haber inspirado el mito nórdico de Ragnarök . [54] El astrónomo Donald Olson cuestionó estos hallazgos, señalando errores menores en los datos astronómicos del artículo. [55]

Véase también

Referencias

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