Imagen de Kim 2 captada por GMOS en banda g. La imagen es de 4 arcominutos.

Comunicado de Prensa del Observatorio Gemini

Para publicación inmediata el 03 de marzo 2015

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Al igual que un cachorro que deambula lejos de su hogar, los astrónomos descubrieron un grupo de estrellas inusualmente pequeñas y distantes que parecieran estar extrañamente fuera de lugar. El cúmulo, compuesto de apenas unas pocas estrellas, se encuentra lejos, en las “afueras” de la Vía Láctea. De hecho se encuentra donde los astrónomos nunca antes habían avistado un cúmulo de estrellas similar.

El nuevo cúmulo estelar fue descubierto por Dongwon Kim, un estudiante de Doctorado en Física de la Universidad Nacional Australiana (ANU), junto a un equipo de astrónomos (Helmut Jerjen, Antonino Milone, Dougal Mackey y Gary Da Costa) quienes llevan a cabo la Muestra Satelital Stromlo de la Vía Láctea en la ANU.

“Este cúmulo es opaco, muy opaco y se ubica realmente en las afueras de la Vía Láctea”, dice Kim. “De hecho, este grupo de estrellas está cerca de diez veces más distante que el cúmulo globular estelar promedio en la aureola de nuestra galaxia --- es un cachorro perdido,” agrega Mackey. Los cúmulos globulares son ciudades esféricas de estrellas que forman una inmensa y extendida aureola alrededor del centro de nuestra galaxia, las más brillantes son fácilmente observables en telescopios de aficionados o incluso con binoculares. En todo caso, este nuevo descubrimiento requirió de uno de los telescopios más grandes del mundo para ser confirmado, “definitivamente es un bicho raro,” señala Milone.

Este cúmulo extrañamente diminuto y lejano, fue descubierto usando la Cámara de Energía Oscura (DECam) en el Telescopio Blanco de 4-metros del Observatorio Interamericano de Cerro Tololo (CTIO) en Chile. “Este hallazgo trae nuevas luces en la formación y evaluación de la Vía Láctea” dice Daniel Evans, director para el Observatorio Gemini del programa de la Fundación Nacional de Las Ciencias (NSF). “ Resulta grandioso ver tantos telescopios trabajar mancomunadamente para producir este resultado, y más aún que se logre ni más ni menos que con la increíble capacidad de recoger luz que posee Gemini.”

La primera evidencia del cúmulo estelar que notó el equipo se logró cuando realizaron algoritmos de detección en un campo de imagen de datos de 500 grados cuadrados que se obtuvo con DECam. “Tales objetos son demasiado opacos y ópticamente muy difíciles de captar por el ojo. Las estrellas del cúmulo están vertidas de manera muy poco notoria sobre la imagen, tanto así que tu vista pasa a través de ellas sin darse cuenta que están ahí. Se están escondiendo en el mar de estrellas de la Vía Láctea. Nuestras herramientas para poder encontrarlos son sofisticados programas computacionales,” dijo Jerjen.

Debido a su palidez, solo las observaciones de seguimiento de ultra profundidad que utilizaron con el Espectrógrafo Multi-Objetivo de Gemini (en modo imagen) confirman que este nuevo cúmulo estelar se encuentra entre los más opacos encontrados alguna vez dentro de la Vía Láctea. Siete de los 150 cúmulos globulares conocidos en la Vía Láctea son comparables en su poco brillo pero ninguno está ubicado a esa distancia tan hacia la orilla de la misma. Este nuevo cúmulo globular tiene entre 10-20 veces menos estrellas que cualquier otro de los cúmulos estelares de la aureola externa. Asímismo, su densidad estelar es menos de la mitad de la de otros cúmulos globulares existentes en la Vía Láctea en el mismo rango de luminosidad (brillo).

El nuevo cúmulo estelar, denominado Kim 2, también evidencia significante pérdida de masa durante su historia. Simulaciones computacionales predicen que, como consecuencia de su evolución en varios miles de millones de años, incluyendo la baja pérdida de estrellas debido a tironeos gravitacionales de la Vía Láctea, los cúmulos estelares deben haberse ordenado de manera tal que sus estrellas de mayor masa se concentran hacia sus centros. “Esta "segregación de masa " ha sido difícil de observar, particularmente en cúmulos de baja masa, pero los excelentes datos obtenidos en Gemini revelan que Kim 2 parece estar segregado en masa y por tanto es muy probable que haya perdido una gran cantidad de su masa original” dijo Da Costa. El hallazgo sugiere que un número sustancial de cúmulos globulares de baja luminosidad deben haber existido en la aureola de la Vía Láctea cuando esta era más joven, pero la mayoría de ellos se deben haber evaporado debido a procesos dinámicos internos.

Las propiedades observadas del nuevo cúmulo estelar además hace surgir la pregunta sobre cómo un sistema de tan baja luminosidad podría haber sobrevivido hasta hoy. Un escenario posible es que Kim 2 en realidad no sea un integrante genuino de la familia del cúmulo globular de la Vía Láctea sino un cúmulo estelar que vivió en una galaxia satélite enana y fue agregada dentro de la aureola de la Vía Láctea. Esto también es apoyado por el hecho que las estrellas en Kim 2 parecieran estar más químicamente enriquecidas con elementos más pesados que los otras aureolas externas de cúmulos globulares y son jóvenes en relación con los cúmulos globulares más antiguos de la Vía Láctea. Por el hecho de vivir gran parte de su vida en una galaxia enana, Kim 2 podría haber escapado ampliamente de la influencia destructiva de fuerzas de la marea, ayudando así a sobrevivir hasta estos días.

Existen muchos cúmulos globulares en la Vía Láctea que estuvieron y actualmente están asociados con galaxias satélites enanas. Es posible que una fracción importante de las galaxias enanas satélites ancianas hayan sido completamente intervenidas por el campo de marea de la Vía Láctea mientras la alta densidad de los cúmulos globulares les permitieron sobrevivir dentro de la aureola de nuestra galaxia. Es más, Kim 2 es encontrado cerca de una inmensa estructura polar de las galaxias satélites, una región tipo disco que rodea a la Vía Láctea donde las galaxias satélites y los cúmulos de grandes aurelolas preferentemente se congregan. Una distribución similar de galaxias satélites también se ubica en la galaxia vecina Andrómeda.

Se cree que una fracción importante de la aureola de la Vía Láctea está habitada con cúmulos estelares y galaxias apenas visibles ópticamente. Entonces, serán los nuevos descubrimientos de galaxias satélites y cúmulos globulares los que brindarán valiosa información acerca de la formación y la estructura de la Vía Láctea. Muestras anteriores como la del Cielo Digital Sloan han contribuido a muchos descubrimientos en el cielo del norte. Pero hasta ahora, la mayoría del cielo del sur permanece inexplorado. La detección de Kim 2 sugiere que hay un número sustancial de objetos astronómicamente interesantes esperando ser descubiertos en el hemisferio Sur y el equipo de la Muestra Satelital Stromlo de la Vía Láctea continuará investigándolas.

El paper del equipo, aceptado para publicación en el Diario Astrofísico (The Astrophysical Journal) y se encuentra disponible en http://arxiv.org/abs/1502.03952.

La Muestra Satelital Stromlo de la Vía Láctea es liderada por Helmut Jerjen, Profesor Asociado de la Universidad Nacional Australiana. El equipo de investigación está conformado por Dongwon Kim, Antonino Milone, Dougal Mackey y Gary Da Costa (todos de la misma Universidad). Vea la página del proyecto en : http://www.mso.anu.edu.au/~jerjen/SMS_Survey.html