Tras muchos esfuerzos de los astrónomos en las últimas décadas, hoy se sabe que los cúmulos globulares (agrupaciones de estrellas situadas en los halos de las galaxias) se encuentran entre los objetos más antiguos el Universo al contener 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. Actualmente, comparando sus diagramas color-magnitud (representación gráfica de la temperatura o color de cada estrella frente a su brillo o magnitud absoluta) 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. Así lo han puesto de manifiesto Vittorio Castellani, del Observatorio Astronómico de Capodimonte (Italia) y Michael Feast, de la Universidad de Ciudad del Cabo (Sudáfrica), dos de los ocho profesores invitados en la X Canary Islands Winter School of Astrophysics, organizada del 16 al 27 de noviembre, en la Facultad de Física y Matemáticas de la Universidad de La Laguna (Tenerife), por el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), con la colaboración de la Comisión Europea (Programa Marco TMR, Training and Mobility of Researchers) y la compañía Iberia.
Para ambos profesores, los resultados de la investigación de los cúmulos globulares han supuesto importantes aportaciones al conocimiento actual del Universo. "Hay que tener en cuenta -advierte Castellani- 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."
"Los intentos de entender los primeros diagramas color-magnitud de cúmulos globulares –explica Michael Feast- llevaron a la teoría actual de la evolución estelar; en ella, las estrellas permanecen la mayor parte de su vida en la Secuencia Principal y luego evolucionan según la siguiente secuencia: rama de las gigantes, rama horizontal, AGB, post-AGB, nebulosa planetaria y enana blanca. Estos primeros diagramas color-magnitud cambiaron radicalmente nuestro concepto de la evolución estelar. Además, cuando se supo que las estrellas de los cúmulos globulares eran viejas y pobres en metales, esta característica se convirtió en un importante indicador de que la mayoría de los elementos, excepto el hidrógeno y el helio, se formaron en el interior de las estrellas a lo largo de la vida del Universo, y no simultáneamente en un Big Bang inicial, como se pensaba."
HIPPARCOS y las nuevas distancias
Hiparco de Nicea confeccionó en el siglo II a.C. un catálogo estelar con 850 estrellas. La precisión de sus medidas le permitió descubrir el movimiento retrógrado de la Esfera Celeste que se conoce como "precesión de los equinoccios". En agosto de 1989, la Agencia Europea del Espacio lanzó un satélite astrométrico cuyo nombre, el acrónimo un tanto forzado HIPPARCOS (de High Precision Parallax Collecting Satellite), rendía tributo al astrónomo griego. El nuevo "Catálogo Hipparcos" contiene posiciones, paralajes y movimientos propios de 120.000 estrellas, con un grado de precisión sin precedentes hasta la fecha que corrigen los valores actuales en al menos un 10%. Según Feast, gracias a los paralajes de estrellas variables obtenidos con este satélite se han podido estimar con mayor exactitud las distancias de los cúmulos globulares. Calcular estas distancias es de vital importancia para establecer la edad de los cúmulos globulares y, dado que éstos son tan viejos como sus respectivas galaxias, fijar un límite inferior a la edad del Universo. Y la exactitud en este caso es muy importante: "un cambio en la distancia de un 10% cambia la edad en un 20%", señala Feast.
"La mejor aproximación a la edad de los cúmulos globulares está –concluye Vitorio Castellani- 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."
VITTORIO CASTELLANI nació el 13 de marzo de 1937. Se licenció en Ciencias Físicas por la Universidad de "La Sapienza", en Roma. Poco después de presentar su tesis se unió al grupo de astrofísicos del Profesor Livio Gratton en Frascati, donde unos cuantos jóvenes 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. 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.
Michael W. Feast nació en Inglaterra; se doctoró en Físicas por el Imperial College de Londres. Fue becario de investigación en el National Research Council de Canadá en Ottawa, donde colaboró con G. Herzberg. Su trabajo hasta entonces había consistido en estudios de laboratorio de espectros moleculares. En 1952 se trasladó al Observatorio Radcliffe de Pretoria (Sudáfrica), donde tenían el hasta entonces mayor telescopio del Hemisferio Sur (1,9 m). Allí trabajó principalmente en espectroscopia, centrándose en el estudio de la estructura de nuestra galaxia y de las Nubes de Magallanes, así como en estudios astrofísicos de objetos de particular interés como el cúmulo globular 47 Tuc, que pronto se reveló como un objeto inusual y hoy es el prototipo de los cúmulos globulares ricos en metales. En 1974 se trasladó a Ciudad del Cabo, donde el Royal Observatory se convirtió en la sede del South African Astronomical Observatory (SAAO), trasladándose el reflector de 1,9 m al emplazamiento del SAAO en Sutherland. Entre 1976 y 1992 fue Director del SAAO y, desde 1983, es Profesor Honorario de la Universidad de Ciudad del Cabo, donde continúa sus investigaciones. Buena parte de sus últimos trabajos se ha centrado en el uso de las estrellas variables para determinar la escala de distancias y en el estudio de la estructura galáctica, de las Nubes de Magallanes y de la evolución estelar.
