•Notícia

• Resum de la recerca

Un equip de científics de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC), l’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya, l’Institut de Ciències de l’Espai del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), la Universidad Nacional de La Plata (Argentina) i la Liverpool John Moores University (Regne Unit), encapçalat per l’investigador Enrique García-Berro, del Departament de Física Aplicada de la UPC, ha demostrat que l’edat de les estrelles nanes blanques del cúmul galàctic NGC 6791 és de 8.000 milions d’anys i no de 6.000 milions, tal i com es creia fins ara. Aquesta recerca obre nous camins per aprofundir en el coneixement de l’origen de l’Univers. Els resultats de la recerca es publiquen a la revista científica Nature, el 13 de maig.

Els investigadors han calculat l’evolució de les nanes blanques des del seu naixement fins l’actualitat. Aquests càlculs demostren i confirmen experimentalment teories que s’havien anticipat però de les que fins ara no hi havia proves observacionals. En particular, els investigadors han demostrat que la sedimentació dels elements químics més pesants, deguda a la forta gravetat d’aquestes estrelles, i la cristal·lització del material, conseqüència de les enormes pressions, tenen lloc en l’interior d’aquestes estrelles. Aquests processos físics alliberen energia a l’interior de les nanes blanques i retarden la seva evolució, la qual cosa permet calcular amb precisió l’edat d’aquests tipus d’estrelles.

Els científics han fet servir durant anys l’edat de les nanes blanques per estimar l’edat de la Galàxia i d’altres sistemes d’estels i l’havien anticipat des del punt de vista teòric, encara que les incerteses eren molt grans degut a que no es podia provar l’esdeveniment d’aquests dos fenòmens al seu interior. Així, mai s’havia certificat observacionalment com ara, d’una forma independent, la validesa de les seves teories, ja que és impossible obtenir en laboratoris terrestres les densitats i temperatures tant altes (de milions de grams/cm3 i de milions de graus, respectivament ) d’aquestes estrelles. Els càlculs d’aquest grup d’investigadors han estat comparats amb les mesures de l’edat de NGC 6791 realitzades a partir de les imatges del telescopi espacial Hubble i han pogut comprovar que coincideixen.

Les nanes blanques són les estrelles més abundants de l’Univers. A més, són estrelles molt denses donat que tenen una massa similar a la del Sol, però tenen un radi comparable al de la Terra. De fet, són residus estel·lars, restes compactes d’estrelles fruit de l’evolució estel·lar, els quals es formen quan les estrelles esgoten el seu combustible nuclear. Emeten l’energia tèrmica que tenen emmagatzemada, per la qual cosa, en general, tenen una lluminositat molt baixa.


La majoria de nanes blanques estan formades per un nucli de carboni i oxigen, tot i que en la seva superfície tenen una capa d’hidrogen i d’heli. En el moment de la seva formació les nanes blanques tenen temperatures i brillantors molt altes, però com que no tenen altres fonts d’energia que la reserva tèrmica es van refredant gradualment i van disminuint la seva brillantor molt lentament, fins que arribarà el dia en que deixin d’irradiar. La vida d’una nana blanca, però, pot durar milers de milions d’anys. Fins ara, la majoria de càlculs atribuïen una edat de 6.000 milions d’anys a les nanes blanques del cúmul galàctic NGC 6791, però el nou treball de recerca demostra que les nanes blanques d’aquest cúmul van néixer fa 8.000 milions d’anys.

Aquesta hipòtesis l’han demostrat mitjançant la simulació de tota l’evolució de les nanes blanques, en la que s’han inclòs els dos processos físics que tenen lloc en el nucli d’aquestes estrelles i que mai s’havien tingut en compte: un és l’efecte de la sedimentació del neó, i l’altra és la separació de fases del carboni i l’oxigen durant la cristal·lització, que succeeix a temperatures més baixes.

En aquestes dues etapes de l’evolució l’estrella allibera energia gravitacional i el refredament s’alenteix. Com que les nanes blanques més febles del cúmul són també les més vermelles i fredes, si es disposa de bons models de refredament es pot calcular l’edat del cúmul. Conseqüentment, els científics han calculat els colors i les brillantors de totes les nanes blanques del cúmul i han pogut comprovar que, en les nanes blanques més febles del cúmul, els efectes d’aquests dos processos físics retarden el procés de refredament de les nanes blanques, de tal manera que l’edat del cúmul i la de les seves nanes blanques coincideixen.
Aquest descobriment té conseqüències científiques importants, ja que confirma que les nanes blanques poden ser utilitzades com a cronòmetres fiables i independents per determinar l’edat de molts sistemes d’estrelles i, per tant, serveixen per aprofundir en el nostre coneixement de l’Univers. Aquests coneixements es podran aplicar també en altres camps, com ara la física dels plasmes densos.